[發明專利]基于LoRa上行傳輸系統的高能效資源分配方法

有效

• 申請號: 202010093807.X
• 申請日: 2020-02-14
• 公開（公告）號: CN111372313B
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發明（設計）人: 牛進平;郭藝;馬躍;頡麥杰;楊香;張李;李艷艷;尹小燕;陳曉江;房鼎益
• 申請（專利權）人: 西北大學
• 主分類號: H04W72/04
• 分類號: H04W72/04;H04W72/08
• 代理公司: 西安嘉思特知識產權代理事務所(普通合伙) 61230
• 代理人: 尹曉雪

本發明公開了一種基于LoRa上行傳輸系統的高能效資源分配方法，包括：通過網關的多個信道接收來自多個終端發射的信號；獲得所述多個信道接收的所述信號的信噪比；根據所述信噪比對所述多個終端重新分配信道，并根據重新分配的信道調整所述多個終端的發射參數；根據重新分配的信道和調整后的發射參數進行數據傳輸。本發明的基于LoRa上行傳輸系統的高能效資源分配方法，能夠將LoRa系統的傳輸參數根據網關的信道條件分配給終端，從而實現了不同的應用場景中高能效的通信。

技術領域

本發明屬于通信技術領域，具體涉及一種基于LoRa上行傳輸系統的高能效資源分配方法。

背景技術

隨著5G無線通信的快速發展，物聯網的發展也得到了極大的促進。低功率廣域網絡技術(LPWAN)作為傳統蜂窩無線通信的補充技術，致力于促進物聯網的各種應用并支持覆蓋大面積的終端設備以低功耗、低數據率進行通信。LoRa是一種低功耗廣域網絡規范，適用于在地區、國家或全球網絡中的電池供電的無線設備。LoRa以物聯網的關鍵要求為目標，如安全的雙向通訊、移動化和本地化服務。該標準提供智能設備間無縫的互操作性，不需要復雜的本地安裝，給用戶、開發者、企業以自由，使其在物聯網中發揮作用。

LoRa能夠以低功耗支持遠距離通信，因此可以延長電池的壽命。但是為了實現此特性，必須要設置適當的傳輸參數設置，才能達到通過降低功耗來延長電池壽命的目的。LoRa的四個關鍵參數主要包括傳輸功率、擴頻因子(SF)、信道和編碼速率(CR)，如何權衡好這四個參數是延長LoRa電池壽命的關鍵，因此必須仔細配置傳輸參數來支持低功耗的可靠通信。

然而，目前對實現LoRa的高能效研究主要專注于單一參數(如SF或傳輸功率)對通信質量如信道容量、網絡吞吐量的影響，而缺乏多參數對于通信質量影響的研究，這制約了在不同的應用場景中實現高能效的通信。

發明內容

為了解決現有技術中存在的上述問題，本發明提供了一種基于LoRa上行傳輸系統的高能效資源分配方法。本發明要解決的技術問題通過以下技術方案實現：

本發明提供了一種基于LoRa上行傳輸系統的高能效資源分配方法，包括：

S1：通過網關的多個信道接收來自多個終端發射的信號，每個終端都需要遍歷所有信道；

S2：獲得所述多個信道接收的所述信號的信噪比；

S3：根據所述信噪比對所述多個終端重新分配信道，并根據重新分配的信道調整所述多個終端的發射參數；

S4：根據重新分配的信道和調整后的發射參數進行數據傳輸。

在本發明的一個實施例中，所述S1包括：

S11：在所述LoRa上行傳輸系統中隨機分布K個終端，其終端索引為K＝ {1,2,…,K}，并且K＝|K|，其中|·|是集合的基數；

S12：在所述LoRa上行傳輸系統的網關中設置N個信道，其信道索引為Ν＝{1,2,…,N}，并且N＝|Ν|；

S13：利用所述N個信道接收來自所述K個終端的信號，其中，所述網關的第n個信道接收的信號為

其中，n∈Ν，λ_k,n為第k個終端與第n個信道的匹配系數，并且

p_k,n為第k個終端在第n個信道上的傳輸功率，g_k,n是從第k個終端到第n 個信道的大尺度衰落，h_k,n是從第k個終端到第n個信道的服從瑞利分布的信道信息，x_k,n是第k個終端的數據信號，ω_n是第n個信道的加性高斯白噪聲。

在本發明的一個實施例中，所述S3包括：