面向低功耗短距离物联网感知层可靠传输的强鲁棒性信号检测技术研究

基本信息
批准号:61701172
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:张高远
学科分类:
依托单位:河南科技大学
批准年份:2017
结题年份:2020
起止时间:2018-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:王丹,李迪,李哲,韩朋,付宁宁,张亚莉
关键词:
绿色通信非相干检测物联网低速率无线个域网
结项摘要

Non-coherent detection of BPSK signals in low rate wireless personal area network (LR-WPAN) is one of the efficient approaches to ensuring high-reliability communications in perceptual layer of low-power short-range IoT netwoks. However, the conventional detection scheme can't pay equal attention to energy efficiency, cost and performance. Based on Taylor series expansion of trigonometric function, intelligent division of observation space and rotation invariance of maximum likelihood (ML) detection, this project intends to solve the above urgent problems. The main topics are frequency-offset estimation schemes with existing and future shortened preamble for traditional detection, a detection scheme without estimation and compensation, and a validation system. Through this project’s study, it is desirable to develop strong-robustness estimator for the existing detection and strong-robustness detection statistic for a new one, and then to meet the urgent need of reliable signal detection technologies in current and future development of LR-WPAN. This project will provide novel ideas for reliable communication in perceptual layer of low-power short-range IoT netwoks, and will promote its integration with green communications. It is very important for the applications requiring very high reliability, such as smart grids, precision agriculture and medical monitoring systems.

对LR-WPAN中BPSK信号进行非相干检测是实现低功耗短距离物联网感知层可靠传输的有效方式之一。然而,现有检测方案都无法做到能效、成本和性能间的统筹兼顾。本课题拟以反三角函数泰勒级数展开,观测空间智慧划分和最大似然检测旋转不变性为出发点解决上述亟待解决难题。一方面,将在LR-WPAN现有和未来缩短前导符下,研究适用于传统检测机制的频偏影响估计技术;另一方面,将在无估计/补偿过程的限定下,研究全新检测机制;最后建立一套实验仿真验证系统。通过本课题研究,期望从全新视角实现传统检测机制中的强鲁棒性频偏影响估计量构造和全新检测机制下的强鲁棒性判决统计量设计,进而解决LR-WPAN当前和未来发展对绿色可靠信号检测技术的迫切需求问题。本课题将为低功耗短距离物联网感知层可靠数据传输提供极其新颖方法,将促进其与绿色通信的融合领域发展,对其在智能电网、精细农业和智能医疗等高可靠需求领域应用具有重要意义。

项目摘要

对低速率无线个人局域网(Low-rate Wireless Personal Area Network,LR-WPAN)中的二进制相移键控(Binary Phase Shift Keying, BPSK)信号进行非相干检测是实现低功耗短距离物联网感知层可靠传输的有效方式之一。然而,现有单符号差分检测方案都无法实现能效、成本和性能间的统筹兼顾。这制约了LR-WPAN技术的工程应用深度和广度。本项目聚焦于IEEE 802.15.4 协议BPSK信号的低复杂度稳健可靠非相干检测技术研究。首先,在传统“先频偏估计/补偿再检测”的启发式单符号差分检测架构下,分别在现有前导符和未来缩短前导符辅助下,研究了低复杂度稳健载波频偏影响(Carrier Frequency Offset Effect, CFOE)估计方案。其次,彻底打破传统研究思路束缚,对无需频偏影响估计/补偿的全新单符号差分检测方法进行了研究。再者,对多符号差分检测方法展开了研究。最后,构建了实验仿真验证系统。本课题研究从全新视角实现了IEEE 802.15.4 BPSK信号的低复杂度可靠稳健非相干检测,为低功耗短距离物联网感知层可靠数据传输提供了极其新颖方法,对其在智能电网、精细农业、消费电子、和智能医疗等高可靠需求领域应用具有重要意义。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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