[發明專利]一種基于Lora無線模塊的低功耗無線網絡的實現方法

在審

• 申請號: 201510794196.0
• 申請日: 2015-11-17
• 公開（公告）號: CN105472715A
• 公開（公告）日: 2016-04-06
• 發明（設計）人: 李宏文;向銘
• 申請（專利權）人: 珠海中慧微電子股份有限公司
• 主分類號: H04W52/02
• 分類號: H04W52/02
• 代理公司: 廣東秉德律師事務所 44291
• 代理人: 楊煥軍

技術領域

本發明屬于通信技術領域，尤其涉及一種基于Lora無線模塊的低功耗無線網絡的實現方法。

背景技術

LORA無線模塊是一種基于擴頻調制技術的無線通訊模塊，它具有傳輸距離遠、發射功耗低、抗干擾性強等特點。Lora通訊技術由Smetech公司研發，模塊中所用的射頻芯片為Smetech公司的SX127x芯片。目前，Lora無線模塊已普遍應用于無線傳感網絡中，特別是環境監測，工業控制等領域。由于這些領域環境較惡劣，對于網絡節點的處理能力和電源能耗等都有嚴格要求。

為了延長節點的使用壽命，節點會在周期中輪替地休眠和工作，以降低節點能耗，從而保證整個網絡的使用壽命。雖然對于節點低功耗的研究有很多，但是還沒有針對Lora無線模塊的信道監聽特性提出的低功耗無線網絡的實現方法。如何利用Lora無線模塊的信道監聽特性設計一種高效的節點休眠喚醒機制是實現無線網絡低功耗的關鍵問題之一。

發明內容

本發明的目的在于提供一種低功耗的基于Lora無線模塊自身特性的無線網絡的實現方法。

一種基于Lora無線模塊的低功耗無線網絡的實現方法，所述無線網絡由發送源以及多個節點組成，所述發送源和節點均采用Lora無線模塊，每一個Lora無線模塊自行維護一個計時器，實現方法的步驟如下：

節點進入休眠模式時，計時器開始計時；

到達計時器預設時間后，節點被喚醒，并進入CAD檢測模式；

節點在CAD模式下檢測信號，如果檢測到信號則進入工作模式，執行下一步，如果沒有信號則進入休眠模式，計時器開始重新計時，重復以上步驟；

節點根據接收到的數據判斷該信號是否是發給自己的，如果是則進入正常數據接收模式，完成與發送源的數據交互；否則，節點重新設置計時器的休眠時間后，進入休眠模式，計時器開始重新計時，重復以上步驟。

進一步的，節點重新設置計時器的休眠時間時將休眠時間設置為至少大于1個數據包的發送時間。

由以上技術方案可知，本發明的各節點自行維護一個工作-休眠時間計時器，通過計時器來喚醒節點，當節點被喚醒后進入CAD模式，利用Lora無線模塊的CAD特性檢測信道是否有信號發送，由于Lora模塊CAD模式下的檢測時間短，這樣工作時間周期就大大縮短，可將原本的工作-休眠時間周期可以分解成多個小段的工作-休眠時間周期，不僅能量消耗降低，并且喚醒的成功率大大提高；而且當節點檢測到信道有信號后，可以延長信號接收時間，如果接收到的數據并不是本節點需要的數據時，將立即進入休眠狀態，并將根據當前的數據信息，延長相應的休眠時間，這樣可以在一段時間內避免因為信道內有信號，導致節點誤喚醒。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖做簡單介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為星型網絡的結構圖；

圖2為本發明方法的流程圖；

圖3為節點利用CAD模式被喚醒后的工作狀態圖；

圖4為節點在正常數據接收模式下的工作-休眠周期與CAD模式下的工作-休眠周期對比圖。

具體實施方式

為了讓本發明的上述和其它目的、特征及優點能更明顯，下文特舉本發明實施例，并配合所附圖示，做詳細說明如下。

如圖1所示，為了增加鏈路的可行性，基于Lora無線模塊的節點一般采用星型網絡結構進行組網，對于星型網絡來說，如何降低節點接收數據時的能耗是實現網絡低功耗的關鍵點之一。Lora無線模塊是基于擴頻調制技術的模塊，當發射帶寬內的平均能量低于底部噪聲時其仍能正常工作，Lora無線模塊的CAD(channelactivitydetection)特性可以檢測到同樣來自Lora無線模塊的發射信號的前導碼。Lora無線模塊在CAD模式下檢測接收到一個前導碼(數據)后(假設前導碼的接收時間為t_s)，在0.85*t_s的時間后即可計算出是否有信號要發送，Lora無線模塊在CAD模式下分析計算信號所用時間大約是正常數據接收模式下接收2個前導碼的時間，由于0.85*t_s的時間內，模塊只是在計算接收數據的正確性，功耗只有接收數據時功耗的一半，所以利用CAD特性檢測信號既能節省時間又能節省功耗。本發明正是基于Lora無線模塊的CAD特性來實現低功耗的無線網絡。