本发明涉及一种lora网络中降低终端之间干扰的方法，可用于物联网中低功耗广域网技术领域。
背景技术
lora是一种功耗低、覆盖广的物联网技术，在智慧城市建设发展过程中，有着广泛的应用。lora技术的通信距离长得益于扩频调制。它可采用多个信息码片来代表有效负载信息的每个位，因此可降低误码率。码片速率与符号速率的比值即为扩频因子。lora采用adr(adaptivedatarate)的方式优化传输速率，使其数据速率尽可能快。同样数据量条件下，扩频减少可传输的实际数据。因此为了保证传输速率，每个终端尽可能选择较小的扩频因子与网关通信。由于adr方式尽量采用较小扩频因子的终端，就会导致扩频因子相同的终端数量过多，产生干扰。
explora-sf是一种降低干扰的方法。这种方法将lora终端按照扩频因子的种类平均分成多个子集，并在一个子群中将扩频因子的值按照传输功率的高低依次分配，直到分配完所有子群。但这种方法对每个子群是平均分配的，会使lora网络中的高扩频因子的终端过多，对传输质量产生影响。而且该方法只考虑到传输功率的影响，没有考虑扩频因子与传输时间的关系。
技术实现要素：
本发明的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提出一种lora网络中降低终端之间干扰的方法。
本发明的目的将通过以下技术方案得以实现：一种lora网络中降低终端之间干扰的方法，该方法包括如下步骤：
s1：在lorawan协议中的adr传输机制下，进行lora网络初始测试，统计各个扩频因子对应终端数量，并用矩阵nvec表示：nvec---n[n1,n2,n3,n4,n5,n6,n7]，其中，ni代表扩频因子等于7～12时，终端设备的数量，计算不同扩频因子的平均传输功率和平均传输时间；
s2：建立不同扩频因子与平均传输功率、平均传输时间的对应关系，确定各个参数的权重，并根据扩频因子对应的初始终端数量分配，定义综合权重指标拥塞指数；
s3：反复均衡各扩频因子的权重指标；
s4：根据均衡后的拥塞指数，反向得到新的不同扩频因子对应终端数量的分配关系。
优选地，所述s2步骤包括：
s21：建立平均传输功率rssi与传输时间at关于不同扩频因子的对应关系矩阵：
rssi---r[r1,r2,r3,r4,r5,r6,r7],其中r1>…>r7，
at---t[t1,t2,t3,t4,t5,t6,t7],其中t1<…<t7；
其中ri代表扩频因子等于7～12时，终端设备的平均功率，t7代表扩频因子等于7～12时，终端传输数据到网关的平均传输时间，其中i＝1～7；
s22：确定rssi权重v(i)与at的权重w(i)：
s23：得到综合权重u(i)，其中u(i)＝v(i)*w(i)，设q＝u-1；
s24：定义拥塞指数p(i)，p(i)＝u(i)*nvec。
优选地，在所述步骤s3中，对扩频因子对应的初始拥塞指数进行均衡处理，该处理方法包括以下步骤：
步骤s31：索引p(i)的最大值p(p1)、最小值p(p2)、中值p(p3)；
步骤s32：求均值
步骤s33：循环上述两个步骤，直到所有p(i)都为相同的值。
优选地，在步骤s32中，pi代表当前拥塞最大值、最小值和中值的索引，i＝1,2,3。
优选地，在所述步骤s4中，根据每个扩频因子对应的q值，反向得到每个扩频因子应该分配的终端数量k。
优选地，所述终端数量k＝p*q。
本发明技术方案的优点主要体现在：该方法能够在保证一定通信质量的前提下，有效地降低终端之间的干扰，提高网络的提取率和吞吐率，并且在一定程度上可以扩展网络容量。
本方法复杂度低，可以适应各种lora网络；本方法能够有效协调各个终端设备扩频因子的分配；本方法能够提高终端设备的吞吐率，扩展系统容量。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种lora网络中降低终端之间干扰的方法的初始终端分布示意图。
图2为本发明实施例提供的一种lora网络中降低终端之间干扰的方法流程图。
图3为本发明实施例提供的一种lora网络终端之间干扰的协调方法终端分布示意图。
具体实施方式
本发明的目的、优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释。这些实施例仅是应用本发明技术方案的典型范例，凡采取等同替换或者等效变换而形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。
本发明揭示了一种lora网络中降低终端之间干扰的方法，该方法包括如下步骤：
s1：在lorawan协议中的adr传输机制下，进行lora网络初始测试，统计各个扩频因子对应终端数量，并用矩阵nvec表示：nvec---n[n1,n2,n3,n4,n5,n6,n7]，其中，ni代表扩频因子等于7～12时，终端设备的数量，计算不同扩频因子的平均传输功率和平均传输时间；
s2：建立不同扩频因子与平均传输功率、平均传输时间的对应关系，确定各个参数的权重，并根据扩频因子对应的初始终端数量分配，定义综合权重指标拥塞指数；
s3：反复均衡各扩频因子的权重指标；
s4：根据均衡后的拥塞指数，反向得到新的不同扩频因子对应终端数量的分配关系。
本发明实施例提供的一种lora网络中降低终端之间干扰的方法，保证一定传输速率的前提下，减小不同终端之间的传输干扰，扩展lora网络容量。初始阶段，不同扩频因子的终端分布示意图如图1所示。lora采用adr的方式优化传输速率，使其数据速率尽可能快。同样数据量条件下，扩频减少可传输的实际数据。并且终端离网关的距离越近，扩频因子值越小。每个终端尽可能选择较小的扩频因子与网关通信。由于adr方式尽量采用较小扩频因子的终端，导致扩频因子相同的终端数量过多，产生干扰。
本发明实施例提供的一种lora网络中降低终端之间干扰的方法，保证一定传输速率的前提下，减小不同终端之间的传输干扰，扩展lora网络容量。本例的lora网络中降低终端之间干扰的方法的流程图如图2所示，该方法包括以下步骤：
步骤s1：在lorawan协议中的adr传输机制下，进行lora网络初始测试。统计各个扩频因子对应终端数量，并用矩阵nvec表示：nvec---n[n1,n2,n3,n4,n5,n6,n7]。其中，ni代表扩频因子等于7～12时，终端设备的数量。计算不同扩频因子的平均传输功率和平均传输时间；
步骤s2：据初始节点数量分配，定义其与扩频因子各参数权重的综合权重指标，拥塞指数，步骤为：
步骤s21：建立平均传输功率rssi与传输时间at关于不同扩频因子的对应关系矩阵：rssi---r[r1,r2,r3,r4,r5,r6,r7],其中r1>…>r7，
at---t[t1,t2,t3,t4,t5,t6,t7],其中t1<…<t7；
其中ri代表扩频因子等于7～12时，终端设备的平均功率。同理t7代表扩频因子等于7～12时，终端传输数据到网关的平均传输时间。其中i＝1～7；
步骤s22：确定rssi权重v(i),和at的权重w(i)：
步骤s23：得到综合权重u(i)，其中u(i)＝v(i)*w(i)。为了简化计算，可设q＝u-1；
步骤s24：定义拥塞指数p(i)，p(i)＝u(i)*nvec。
步骤s3：得到了扩频因子对应的初始拥塞指数，则可以对该指数进行均衡处理。
步骤s31：索引p(i)的最大值p(p1)、最小值p(p2)、中值p(p3)；
步骤s32：求均值
步骤s33：循环上述两个步骤，直到所有p(i)都为相同的值。
步骤s4：根据每个扩频因子对应的q值，反向求得到每个扩频因子应该分配的终端数量k，k＝p*q。
如图3所示，本发明实施例提供的一种采用图2的方法之后，终端扩频因子分布的实例。大多数靠近网关的终端，扩频因子采用较低的值，距离远的终端扩频因子值较高。同时在终端扩频因子值相等的范围内，依照本方法会分布一些扩频因子不同的终端。即可降低干扰，扩展系统容量。
本发明尚有多种实施方式，凡采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本发明的保护范围之内。