[發(fā)明專利]一種基于可靠性的LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)頻因子分配方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910070021.3
• 申請日: 2019-01-24
• 公開（公告）號: CN109526012A
• 公開（公告）日: 2019-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 謝昊飛;黃代維;王平;丁凡;袁興未
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶郵電大學(xué)
• 主分類號: H04W24/02
• 分類號: H04W24/02;H04B1/69
• 代理公司: 北京同恒源知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

1.一種基于可靠性的LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)頻因子分配方法，其特征在于：該方法具體包括以下步驟：

S1：根據(jù)LoRa節(jié)點的接收靈敏度閾值和路徑損耗特性，構(gòu)建路徑損耗丟包模型，初始化各個節(jié)點擴(kuò)頻因子，得到擴(kuò)頻因子初始比例集M_init；

S2：由LoRa數(shù)據(jù)傳輸特性并引入擴(kuò)頻因子占比P_s，建立數(shù)據(jù)傳輸成功率、擴(kuò)頻因子及P_s的關(guān)系模型；

S3：由S2的關(guān)系模型，建立優(yōu)化的擴(kuò)頻因子分配策略，得到優(yōu)化的擴(kuò)頻因子比例集M_fair；

S4：結(jié)合S1與S3得到的比例集，采用LoRa-FDF策略調(diào)整不同節(jié)點的擴(kuò)頻因子，以提高數(shù)據(jù)傳輸成功率。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于可靠性的LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)頻因子分配方法，其特征在于：所述步驟S1中，根據(jù)LoRa節(jié)點的接收靈敏度閾值和路徑損耗特性，構(gòu)建路徑損耗丟包模型，初始化各個節(jié)點擴(kuò)頻因子，得到擴(kuò)頻因子初始比例集M_init，包括如下：

不同擴(kuò)頻因子的最低接收靈敏度S_SF[i]為閾值，只有在接收信號強(qiáng)度P_r(d)＝P_tx+G-L_pl(d)大于S_SF[i]時才能解包；由路徑損耗導(dǎo)致的丟包表示如下：

P_per(d,S)＝P{P_r(d)＞S_SF[i]i∈{7,8,9,...,12}}

＝P{P_tx+G-L_pl(d)＞S_SF[i]i∈{7,8,9,...,12}}

其中，S_SF[i]為擴(kuò)頻因子i的接收靈敏度閾值，G為天線增益，P_tx為傳輸功率，L_pl(d)表示對數(shù)正態(tài)陰影路徑損耗，d節(jié)點到網(wǎng)關(guān)的距離；

根據(jù)路徑損耗丟包條件作為限制條件進(jìn)行擴(kuò)頻因子初始分配，步驟如下：

S11：以最高擴(kuò)頻因子初始化節(jié)點，即SF[m]＝12,m∈[1,N]，其中N表示網(wǎng)絡(luò)內(nèi)節(jié)點總數(shù)量；

S12：網(wǎng)絡(luò)運行一段時間待穩(wěn)定后，網(wǎng)關(guān)保存節(jié)點的RSSI值信息，并按由大到小排序放入集合RSSI[]中；

S13：根據(jù)路徑損耗丟包判斷，即P_tx+G-L_pl(d)＞S_SF[j]，其中j∈{y7,8,9,...,12}，執(zhí)行循環(huán)j＝7:1:12，如果RSSI[m]＞S_SF[j]，則SF[m]＝j(luò)；

S14：統(tǒng)計各擴(kuò)頻因子節(jié)點數(shù)量，得到擴(kuò)頻因子比例集合M_init＝{M_init|M_init,i＝P_i,i∈{7,8,9,...,12}}，其中P_i表示初始分配中擴(kuò)頻因子為i的節(jié)點占總節(jié)點的比例。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于可靠性的LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)頻因子分配方法，其特征在于：所述步驟S2中，由LoRa數(shù)據(jù)傳輸特性并引入擴(kuò)頻因子占比P_s，建立數(shù)據(jù)傳輸成功率、擴(kuò)頻因子及P_s的關(guān)系模型，包括如下：

假設(shè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)節(jié)點均勻分布在網(wǎng)關(guān)區(qū)域內(nèi)，在此基礎(chǔ)上，引入LoRa擴(kuò)頻因子S及擴(kuò)頻因子占比P_s作為新的變量，根據(jù)泊松分布得擴(kuò)頻因子為S的節(jié)點傳輸成功率為：

其中S表示擴(kuò)頻因子，L表示數(shù)據(jù)長度，BW表示帶寬，N表示節(jié)點總數(shù)量，T_i表示數(shù)據(jù)傳輸時間間隔，P_s表示擴(kuò)頻因子為S的節(jié)點占總節(jié)點的比例。