一种利用部分重叠信道提高LoRa网络吞吐量的方法

本发明涉及通信，具体为一种利用部分重叠信道提高lora网络吞吐量的方法。

背景技术：

1、lora是一种低功耗广域网(low power wide area network，lpwan)通信技术，由于功耗低、 距离远和容量大，被广泛运用于智慧城市、智慧农业以及工业物联网等领域。标准lora在mac层上采用的是aloha协议，不具有冲突避免机制，因此，随着lora设备的增多，lora数据包之间的碰撞问题日益凸显。

2、lora采用的是css（chirp spread spectrum）调制，使用频率线性增长的信号组成一个符号，每个符号的频率范围为带宽（bw，bandwidth），不同的符号具有不同的起始频率，一共有2sf个起始频率， sf（spreading factor）为扩频因子，不同的起始频率表示不同的数据，因此一个符号能编码sf个比特。由于lora的伪正交特性，不同的带宽以及不同的扩频因子之间的lora网络不会互相影响，lora采用不同的扩频因子以及不同的带宽，从而实现lora网段的增加，从而增加整体lora网络的吞吐量。lorawan是一个由lora联盟维护的开放网络协议标准，其规定lora的带宽只有125khz、250khz以及500khz；且sf的取值只能从7~12，因此，利用lora的伪正交性进行网络的划分，随着lora网络规模的扩大显得捉襟见肘。

3、除此之外，lora在中国主要有两个使用频段，分别是470mhz-510mhz以及779mhz-787mhz。在470mhz-510mh频段上，一共有96个上行信道，每个信道带宽为125khz，编号为0到95，而编号6到38、45到77被中国电力使用，lora不能使用；在779mhz-787mhz上，其中lorawan在里面规定了6个信道，综上，lora的信道资源并不宽裕。因此，信道资源的有效利用率较低，使得 lora网络吞吐量较低。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供一种利用部分重叠信道提高lora网络吞吐量的方法，以解决上述问题。

2、本发明提供了一种利用部分重叠信道提高lora网络吞吐量的方法，包括：通过lora节点向lora网关发送入网申请；lora网关接收入网申请，基于入网信息的信噪比、信号强度以及当前各个频段拥有节点的数量，向lora节点分配频段、带宽以及扩频因子；lora节点基于频段、带宽以及扩频因子向lora网关发送数据包，lora网关对数据包进行解调以及解码处理；根据lora网关对数据包的解调结果、解码结果以及信噪比，对发送该数据包的lora节点的频段、带宽以及扩频因子进行调整。

3、在本发明的另一实现方式中，一种利用部分重叠信道提高lora网络吞吐量的方法还包括：lora网关将总的频段资源划分成多个区域，每个区域设置不同的重叠比例，其中，重叠比例表示相邻频段之间发生重叠的区域占总带宽的比例。

4、在本发明的另一实现方式中，根据lora网关对数据包的解调结果、解码结果以及信噪比，对发送该数据包的lora节点的频段、带宽以及扩频因子进行调整，包括：当lora网关对某个节点的数据包的解调解码显示发生错误时，对该节点重新分配频段，直至解调解码成功；当lora网关发现某个节点的信噪比突然变大时，对该节点重新分配网段。

5、在本发明的另一实现方式中，一种利用部分重叠信道提高lora网络吞吐量的方法还包括：lora网关记录每个节点的节点情况，其中，节点情况包括该节点的信噪比、信号强度、频段、带宽以及扩频因子；lora节点向lora网关发送数据包，lora网关记录该节点的最近发送的数据包的接收情况，根据接收情况确定该节点的信号质量；当lora网关发现某个节点的信噪比突然变大时，对该节点重新分配网段，包括：当某个节点的接收质量很差或者质量很好且可以设置更高的重叠比例时，获取该节点的信噪比以及信号强度；基于信噪比以及信号强度，选择频段重新进行分配；根据分配结果更新该节点的频段，带宽以及扩频因子。

6、在本发明的一种利用部分重叠信道提高lora网络吞吐量的方法中，根据节点入网信息的信噪比以及信号强度，以及当前各个频段拥有节点的数量，将节点分配给某个网段，以确保每个网段的节点数量相当且能充分利用信道重叠提高网络的吞吐量；采用信道部分重叠的方式，以提高lora网络的信道利用率，从而提高lora网络的吞吐量，通过求交集的操作消除其他频段带来的干扰，以确保网络的吞吐量达到最大。

技术特征：

1.一种利用部分重叠信道提高lora网络吞吐量的方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述lora网关对数据包的解调结果、解码结果以及信噪比，对发送该数据包的lora节点的频段、带宽以及扩频因子进行调整，包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：

技术总结
本发明提供一种利用部分重叠信道提高LoRa网络吞吐量的方法，包括：通过LoRa节点向LoRa网关发送入网申请；LoRa网关接收入网申请，基于入网信息的信噪比、信号强度以及当前各个频段拥有节点的数量，向LoRa节点分配频段、带宽以及扩频因子；LoRa节点基于频段、带宽以及扩频因子向LoRa网关发送数据包，LoRa网关对数据包进行解调以及解码处理；根据LoRa网关对数据包的解调结果、解码结果以及信噪比，对发送该数据包的LoRa节点的频段、带宽以及扩频因子进行调整。本发明的利用部分重叠信道提高LoRa网络吞吐量的方法，采用信道部分重叠的方式，提高了LoRa网络的信道利用率，从而提高LoRa网络的吞吐量。

技术研发人员：王璐,伍楷舜,刘畅,童振龙,蔡志斌
受保护的技术使用者：深圳大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1