申请/专利权人：南京邮电大学;南京微星通信技术有限公司

申请日：2020-10-30

公开（公告）日：2021-02-19

公开（公告）号：CN112383340A

主分类号：H04B7/185(20060101)

分类号：H04B7/185(20060101);H04L27/00(20060101);H04L27/26(20060101);H04L27/38(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2022.08.12#授权;2021.03.09#实质审查的生效;2021.02.19#公开

摘要：本发明公开了一种基于LoRa体制的终端节点发射信号多普勒预补偿方法，首先根据区域内终端分布概率密度分析终端和卫星相对距离的分布函数和概率密度，再根据卫星轨道参数及多普勒频移计算公式计算出终端与卫星多普勒频移的概率密度；其次对区域内随机分布终端预补偿模型建立多普勒频移预补偿优化问题，根据优化问题和终端与卫星多普勒频移的概率密度函数求解系统最佳预补偿值；针对低轨卫星与分布在一定区域范围内的无授权式盲发终端之间存在多普勒效应引起的载波间干扰问题，理论推导了终端在一定区域内分布的概率密度函数与系统平均多普勒频移之间的关系，并提出了一种终端节点多普勒预补偿方法，缓解系统中不同子信道终端载波间干扰问题。

主权项：1.一种基于LoRa体制的终端节点发射信号多普勒预补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1、建立的区域内均匀分布盲发终端和卫星系统模型，根据区域内终端分布概率密度分析终端和卫星相对距离的分布函数和概率密度；具体地，物联网终端在以点x0,y0为圆心，半径为R的圆形区域内均匀分布，分布概率密度为fx,y，卫星在以区域中心x0,y0为原点的直角坐标系中坐标为D,0,A，物联网终端到点D,0,0的距离为d；其中物联网终端的分布概率密度函数表示如下： 物联网终端到点D,0,0的距离d的累积分布函数表示如下： 其中S表示以D,0,0为圆心d为半径的圆和终端分布区域的重叠部分面积：以坐标系中D,0,0为圆心，d为半径的圆和以x,y为圆心，R为半径的圆的一个交点坐标可以通过解方程组表示如下： 另一个交点坐标表示为d的累积分布函数可以表示为： 则卫星与物联网终端的相对距离s的累积分布函数可以表示为: s的概率密度函数表示如下： 步骤S2、根据物联网终端与卫星相对距离的分布函数和概率密度求得多普勒频移的分布函数和概率密度；由多普勒频移公式可得： 其中，fD表示多普勒频移，f为射频频率，表示卫星与终端的相对速度，β为卫星速度矢量与终端夹角，c为光速；地心角α和终端对卫星的仰角e的关系如下表示： 其中，Re为地球半径，Rs为卫星到地心距离；由三角形关系可得： β＝α+e 其中，cose的分布函数表示如下： cose的概率密度函数表示如下： 其中， cose的k阶矩可以表示为： 根据上述多普勒频移公式可得： 则多普勒频移的概率密度公式表示如下： 多普勒频移的k阶矩可以表示为 步骤S3、根据终端与卫星的多普勒频移以及多普勒预补偿需求建立优化问题如下： 其中[ε1,ε2,…,εN]＝[fD1-f0,fD2-f0,…,fDN-f0][fD1,fD2,…,fDN]为各终端到卫星的多普勒频移，f0为多普勒预补偿值，[ε1,ε2,…,εN]表示的是补偿之后的各终端到卫星的残余频差；令则 其中E[fD]代表区域内物联网终端与卫星的多普勒频移期望；定义约束条件：σ≤δ；σ表示区域内物联网终端与卫星多普勒频移的标准差，表示各终端的多普勒频移在期望附近波动的大小；σ表示如下： 其中δ范围0.1％～3％，N为终端的数目。

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