Метод автоматичного визначення параметрiв радiосигналiв сформованих за стандартом LoRa

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorНагорнюк, О. А.
dc.date.accessioned2024-05-09T04:29:27Z
dc.date.available2024-05-09T04:29:27Z
dc.date.issued2024
dc.description.abstractРадiосигнали сформованi за стандартом LoRa (далi – радiосигнали LoRa) широко використовуються в телекомунiкацiйних системах як цивiльного, так i вiйськового призначення, що обумовлено насамперед їх високою перешкодостiйкiстю. В статтi удосконалено математичну модель радiосигналу LoRa, показано взаємозв’язок мiж модуляцiйними параметрами радiосигналу, параметрами кодування та швидкiстю передачi даних i перешкодостiйкiстю. Проаналiзовано характеристики сучасних радiоелектронних компонентiв, якi пiдтримують технологiю LoRa, та встановлено межi дiапазонiв змiни модуляцiйних параметрiв, що можуть бути застосованi в радiосигналi. Запропоновано метод автоматичного визначення параметрiв радiосигналiв LoRa, який складається iз 4-х етапiв. На першому етапi розраховуються несуча частота та ширина спектра за характеристиками амплiтудно-частотного спектра сигналу. На другому етапi обчислюється тривалiсть iнформацiйного символу шляхом аналiзу особливостей автокореляцiйної функцiї. Отриманi модуляцiйнi параметри округлюються до найближчих сталих значень вiдповiдно до методу мiнiмальної метрики. На третьому етапi обчислюється фактор розширення, який аналiтично пов’язаний iз шириною спектра та тривалiстю iнформацiйного символу. На четвертому етапi визначається напрямок змiни частоти радiосигналу LoRa. Для цього синтезуються два узгодженнi фiльтри (для up-chirp та down-chirp символiв), налаштування яких вiдповiдають обчисленим на попереднiх трьох етапах параметрам радiосигналу LoRa. Рiшення про напрямок змiни частоти приймається за максимальною амплiтудою сигналiв на виходi узгоджених фiльтрiв. Ефективнiсть запропонованого методу перевiрено шляхом моделювання в програмному середовищi MATLAB та технiчного аналiзу радiосигналiв вiдомих протоколiв передачi даних стандарту LoRa. Показано, що метод дозволяє правильно визначити параметри радiосигналiв LoRa iз ймовiрнiстю близькою до 1 при вiдношеннi сигнал/шум вiд -5 дБ.
dc.description.abstractotherRadio signals generated according to the LoRa standard (hereinafter referred to as LoRa radio signals) are widely used in telecommunication systems for both civil and military purposes, which is due primarily to their high immunity to interference. The mathematical model of the LoRa radio signal is presented in the article. The relationship between radio signal modulation parameters, coding parameters, data transmission speed and interference immunity is shown. The characteristics of modern radio electronic components that support LoRa technology are analyzed, and the limits of modulation parameters ranges that can be used in a radio signal are determined. A method of automatic estimation of LoRa radio signal parameters is proposed, which consists of 4 stages. At the first stage, the carrier frequency and bandwidth are calculated by using characteristics of the signal amplitude-frequency spectrum. At the second stage, the information symbol duration is calculated by analyzing the features of the autocorrelation function. The obtained modulation parameters are rounded to the nearest constant values according to the minimum metric method. At the third stage, the spreading factor is calculated, which is analytically related to the bandwidth and the information symbol duration. At the fourth stage, the direction of the LoRa radio signal frequency change is determined. For this, two matched filters (for up-chirp and down-chirp symbols) are synthesized, the settings of which correspond to the LoRa radio signal parameters calculated in the previous three stages. The decision on the frequency change direction is made according to maximum signals amplitude at the output of the matched filters. The proposed method efficiency was verified by modeling in the MATLAB software and technical analysis of known LoRa data transmission protocols radio signals. It is shown that the method allows to correctly estimate the LoRa radio signals parameters with a probability close to 1 when the signal-to-noise ratio is greater than -5 dB.
dc.format.pagerangePp. 23-30
dc.identifier.citationНагорнюк, О. А. Метод автоматичного визначення параметрiв радiосигналiв сформованих за стандартом LoRa / Нагорнюк О. А. // Вісник НТУУ «КПІ». Радіотехніка, радіоапаратобудування : збірник наукових праць. – 2024. – Вип. 95. – С. 23-30. – Бібліогр.: 27 назв.
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.20535/RADAP.2024.95.23-30
dc.identifier.orcid0000-0002-7680-7201
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/66723
dc.language.isouk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорського
dc.publisher.placeКиїв
dc.relation.ispartofВісник НТУУ «КПІ». Радіотехніка, радіоапаратобудування : збірник наукових праць, Вип. 95
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
dc.subjectметод
dc.subjectрадiосигнал
dc.subjectLoRa
dc.subjectлiнiйна частотна модуляцiя
dc.subjectпараметр
dc.subjectширина спектра
dc.subjectфактор розширення
dc.subjectавтоматизацiя
dc.subjectmethod
dc.subjectradio signal
dc.subjectlinear frequency modulation
dc.subjectparameter
dc.subjectbandwidth
dc.subjectspreading factor
dc.subjectautomation
dc.subject.udc621.396.62
dc.titleМетод автоматичного визначення параметрiв радiосигналiв сформованих за стандартом LoRa
dc.title.alternativeMethod of Automatic Parameters Estimation of Radio Signals Generated According to LoRa Standard
dc.typeArticle

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
1979-6011-1-10-20240330.pdf
Розмір:
412.71 KB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
8.98 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Вісник НТУУ «КПІ». Радіотехніка, радіоапаратобудування : збірник наукових праць, Вип. 95