基于低轨卫星物联网的差分LoRa体制性能分析
作者:
作者单位:

南京邮电大学 通信与信息工程学院,江苏 南京 210003

作者简介:

钱 铭(1999-),男,在读硕士研究生,主要研究方向为低轨卫星物联网.email:18851962900@163.com.
洪 涛(1982-),男,博士,副教授,主要研究方向为卫星物联网和卫星通信等.
张更新(1967-),男,教授,博士生导师,主要研究方向为卫星通信、卫星定位、物联网等.

通讯作者:

洪 涛 email:hongt@njupt.edu.cn

基金项目:

国家自然科学基金资助项目(U21A20450;62171234;61971440);国家重点研发计划资助项目(2022YFB2902600);江苏省前沿引领技术基础研究专项资助项目(BK20192002)

伦理声明:



Performance analysis of differential LoRa scheme for LEO satellite-based Internet of Things
Author:
Ethical statement:

Affiliation:

School of Communications and Information Engineering,Nanjing University of Posts and Telecommunications,Nanjing Jinagsu 210003,China

Funding:

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    摘要:

    低轨卫星具有全球覆盖的特性,基于低轨卫星物联网的长距离(LoRa)体制已成为研究热点。为解决LoRa调制方案在低轨卫星信道下的地板效应问题,本文针对差分LoRa调制方案提出两种差分LoRa解调策略。首先在存在动态多普勒频偏的低轨卫星信道下推导了一个封闭形式的符号错误概率(SER)表达式,说明LoRa调制在低轨卫星信道中的地板效应问题;之后利用蒙特卡罗仿真对推导的封闭形式SER表达式进行验证,并对LoRa调制和所提出的差分LoRa调制的误码率(BER)性能进行评估。仿真结果表明,与LoRa调制体制相比,差分LoRa调制及所提出的差分LoRa解调策略能有效提高动态多普勒频偏场景下低轨卫星物联网的误码性能。

    Abstract:

    Low-Earth Orbit(LEO) satellites have the characteristic of global coverage. The Long Range(LoRa) network based on LEO satellite Internet of Things(IoT) has become a research hotspot. To address the floor effect issue of LoRa modulation schemes in LEO satellite channels, two differential LoRa demodulation strategies are proposed for the differential LoRa modulation scheme. Firstly, a closed-form expression for the Symbol Error Rate(SER) is derived under the LEO satellite channel with dynamic Doppler frequency shift, illustrating the floor effect issue of LoRa modulation in LEO satellite channels. Subsequently, the derived closed-form SER expression is validated using Monte Carlo simulations, and the Bit Error Rate(BER) performance of LoRa modulation and the proposed differential LoRa modulation is evaluated. Simulation results show that compared with the LoRa modulation scheme, differential LoRa modulation and the proposed differential LoRa demodulation strategies can effectively improve the BER performance of LEO satellite IoT under dynamic Doppler frequency offset scenarios.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

钱铭,洪涛,张更新.基于低轨卫星物联网的差分LoRa体制性能分析[J].太赫兹科学与电子信息学报,2025,23(5):434~445

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  • 收稿日期:2024-03-28
  • 最后修改日期:2024-06-13
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  • 在线发布日期: 2025-05-29
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