从碎片化到相关性：在弱海况下实现可靠的LoRa信号接收

《ACM Transactions on Sensor Networks》：From Fragmentation to Correlation: Reliable LoRa Reception over Weak Marine Links

海洋监测中LoRa通信受海水电磁波吸收影响显著，本文提出FCLoRa接收增强系统，通过双域协作策略提升低SNR环境下的通信可靠性。接收端采用多级累积机制融合多基站弱信号碎片，发射端基于天线姿态感知构建二维极化指纹库动态优化传输方向。实验表明FCLoRa在-35dB超低SNR下实现40%包检测率，较传统LoRa平均SNR提升1.92dB。

　　

摘要

LoRa技术在海洋监测和通信领域具有巨大潜力，因为它具有传输距离远、功耗低和成本低等优点。然而，在海洋环境中，电磁波被海水强烈吸收，导致其通信性能大幅下降。为了提高海洋环境中信号噪声比较低（SNR较低）条件下的通信可靠性，本文提出了一种名为FCLoRa的LoRa接收机增强系统。FCLoRa采用了发射机和接收机之间的双域协作策略：在接收端，它采用多级累积技术通过聚合窗口化符号“片段”的能量来检测数据包，并通过融合来自多个网关的弱信号来重构完整信号；在发送端，它基于天线姿态传感建立一个二维极化特征库，并动态调整传输方向以匹配基站的极化特性，从而最大限度地减少信号损失。实验结果表明，FCLoRa在极低的SNR（-35 dB）条件下仍能实现近40%的数据包检测率，并且相比传统LoRa接收技术提高了1.92 dB的平均SNR，证明了其在极端海洋环境中的实际应用价值。