[發明專利]LoRaWAN通信自適應速率調整方法、系統及網絡服務器

有效

• 申請號: 202010637335.X
• 申請日: 2020-07-03
• 公開（公告）號: CN111800829B
• 公開（公告）日: 2023-08-11
• 發明（設計）人: 楊偉;葉明俊;許松斌;康秋華
• 申請（專利權）人: 瑞興恒方網絡（深圳)有限公司
• 主分類號: H04W28/22
• 分類號: H04W28/22
• 代理公司: 北京鵬帆慧博知識產權代理有限公司 11903
• 代理人: 祝遼原

本發明公開了一種LoRaWAN通信自適應速率調整方法、系統及網絡服務器，該方法包括獲取無線信號的信噪比，采用一維卡爾曼濾波算法對獲取到的信噪比進行濾波，并根據環境變化對一維卡爾曼濾波算法中的相關參數進行動態調整，得到信噪比的最優估計值；以及根據信噪比的最優估計值進行分級調速，并通過預設的向上調速規則對分級調速過程中向上調速請求進行控制共兩大步驟。通過對卡爾曼濾波器中相關參數進行動態調整，使濾波器能夠自適應環境變化，從而能實時跟蹤環境變化，獲取最優速率；同時，使用預設的分級調速規則控制分級調速過程中向上調速時機和向上調速等級跨度，使速率調整過程更加平緩，丟包率降低，通信質量更加可靠，兼顧通信質量和功耗。

技術領域

本發明涉及物聯網技術領域，更具體的說是涉及一種LoRaWAN通信自適應速率調整方法、系統及網絡服務器。

背景技術

隨著物聯網的興起，LoRaWAN作為一種新興高效穩定的LPWAN(低功耗廣域網)技術，已經廣泛用于各行各業的產品中。在LoRaWAN通信系統中，ADR速率調節功能用于動態調節終端節點上行速率，從而使整個系統性能達到最優，因此調速算法對系統的功耗、通信質量等性能有著至關重要的影響。

目前主流的ADR速率調節方式基本都是根據信號的SNR(SIGNAL?NOISE?RATIO，信噪比)進行分級調速，具體示例可以參見下表1所示，即在保證當前速率鏈路預算的前提下，根據余量計算最優速率。

表1?SNR進行分級調速示例

不難發現，在存在環境干擾的情況下，SNR波動很大，現有調速技術會導致速率調節非常頻繁，調速占用的通信帶寬比重較大，對用戶正常的通信造成不利的影響。而且調速不夠平滑，很容易導致系統失聯，同時功耗無法達到最優，在實際應用中很難進行推廣。

因此，如何提供一種高效可靠的LoRaWAN通信自適應速率調整方法是本領域技術人員亟需解決的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種LoRaWAN通信自適應速率調整方法、系統及網絡服務器，通過自適應速率調整，能極大保證系統在不失聯的同時，兼顧整體功耗最優，解決了現有的調速方法抗干擾能力差，系統整個生命周期調速頻繁，而且幅度比較劇烈，容易造成系統失聯，同時功耗無法達到最優的問題。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

第一方面，本發明提供了一種LoRaWAN通信自適應速率調整方法，該方法包括以下步驟：

獲取無線信號的信噪比，采用一維卡爾曼濾波算法對獲取到的信噪比進行濾波，并根據環境變化對一維卡爾曼濾波算法中的相關參數進行動態調整，得到信噪比的最優估計值；

根據所述信噪比的最優估計值進行分級調速，并通過預設的向上調速規則對分級調速過程中向上調速請求進行控制。

進一步地，根據環境變化對一維卡爾曼濾波算法中的相關參數進行動態調整的過程，具體包括：

預先設定最優估計值方差和標準差的最小值；

當前N次信噪比測量平均值和最優估計值之差超過預設閾值時，將測量噪聲標準差設置為最小值；

當前N次信噪比測量平均值和最優估計值之差連續超過預設閾值設定次數時，將初始輸入速率和無線信號的信噪比設置為最小值。

進一步地，所述預設的向上調速規則包括：

維護一個向上調速請求計數器，當計算的目標速率大于當前速率時，則所述向上調速請求計數器增加1；

當當前測量值大于最優估計值并且所述向上調速請求計數器超過預設計數閾值時，允許向上調速；