[發明專利]一種提升LoRa私有協議網關接收靈敏度的方法及裝置

有效

• 申請號: 202011239816.1
• 申請日: 2020-11-09
• 公開（公告）號: CN112312436B
• 公開（公告）日: 2023-10-10
• 發明（設計）人: 李威;石險峰;胡明宇;單夫來;馮勇;盛義偉;張慶慶;李小沖;杜陽;范杰
• 申請（專利權）人: 蚌埠依愛消防電子有限責任公司
• 主分類號: H04W24/02
• 分類號: H04W24/02;H04W88/16;H04B1/16;H04B1/10
• 代理公司: 合肥中博知信知識產權代理有限公司 34142
• 代理人: 管秋香

本發明公開一種提升LoRa私有協議網關接收靈敏度的方法及裝置，LoRa網關設備與終端節點設備建立無線通信后，網關根據預設的射頻參數設置表，對終端進行配置并獲取RSSI值，根據最佳RSSI值設定并保存參數。所述獲取RSSI值通過接收直通通道完成。本發明通過設定最優射頻配置參數，并結合測試到的RSSI值，通過前級的LNA、衰減器和濾波器對接收信號進行選擇性的放大、衰減和濾波，降低了LoRa網關接收機的噪聲系數從而達到提高接收靈敏度的目的。

技術領域

本發明屬于低功耗廣域網技術領域，具體涉及一種提升LoRa私有協議網關接收靈敏度的方法及裝置。

背景技術

LoRa屬于LPWAN(low-power Wide-Area Network，低功耗廣域網)通信技術的一種，是基于擴頻技術的超遠距離低功耗無線傳輸方案。這一方案改變了以往關于距離和功耗相矛盾的問題。LoRa的工作頻率范圍從137MHz-1020MHz，主要在全球免費頻段運行，如169MHz、433MHz、868MHz和915Mhz。由于LoRa獨特的調制技術，在不同的系統帶寬和擴頻因子下，其接收靈敏度也是不同的，在理想信道情況下LoRa接收機的最高接收靈敏度可達-148dBm，鏈路預算168dB，因此傳輸距離很遠，非常適合各種低功耗、遠距離傳輸的應用場景。LoRa私有協議網關不同于基于LoRaWAN或LinkWAN的標準協議網關，其組網協議由設備廠家自行設計，且服務器部署靈活、國內工作頻率在470-510MHz并可自由配置、數據保密性強、成本低、成為小型物聯網項目的首選。作為LoRa物聯網通信系統的信息轉換器，LoRa私有協議網關設備負責銜接網絡服務器和終端節點的通信，是LoRa網絡系統的核心設備。所以網關設備必須具有可靠的射頻收發特性，以保證終端設備能夠可靠聯網并上傳數據。

在實際使用中，LoRa網關設備的性能受到環境因素的影響很大，尤其是在高層建筑多而密集城市居民區，信號的傳播損耗大，嚴重制約了LoRa通信系統的有效通信距離，而且由于LoRa擴頻調制的的特殊性，不同的系統配置會對設備的通信性能也有不同的影響，在復雜多變的環境下不能保證很好的穩定性。LoRa網關和終端的發射功率受到國家標準嚴格的限定，無法通過提升發射功率達到提升通信距離的效果，所以在相同的射頻參數配置下(帶寬、擴頻因子、編碼率等)，只能通過提升接收端的接收靈敏度來提升設備在復雜環境下的穩定可靠的通信。而采用動態的參數配置以及對網關接收端靈敏度的提升可以更好的提升LoRa擴頻系統的通信性能。

接收靈敏度指的是在信噪比能接受的情況下，接收機能接收到的最小信號功率。提高LoRa網關的接收靈敏度可使網關設備具有更強的捕捉弱信號的能力。這樣，隨著終端發射信號傳播距離的增加，信號變弱，具有更高接收靈敏度的網關設備仍可以接收到數據，維持穩定連接，從而大大提高通信距離。申請號為201910518480.3的中國專利公開了一種改善無線電設備接收靈敏度的方法和裝置，可直接串聯在原有無線電設備天線接口，其包括若干耦合器、放大檢波電路、比較器、放大電路、射頻開關和濾波器，經過判斷天線接收信號強度，可以將接收信號經過不同的傳輸路徑(直通、放大、衰減)送至接收機，通過不同路徑選擇，可以提高接收機的接收靈敏度。該發明有以下不足點：1.在多網關多終端系統中，同一區域內的信號發送和接收會影響該裝置的收發判斷，可能會導致該裝置連接的無線設備在需要發射信號時打開的是接收通道，從而造成發射線信號丟失。2、該裝置通過將接收信號強度判斷閾值寫入芯片中，以此作為固定值與可能存在動態接收靈敏度的收發系統(如LoRa擴頻通信系統)的接收機接收信號強度進行比較，來調整接收靈敏度，在設備接收靈敏度變化的情況下，會造成誤調節。3、該裝置的包括一條發射通路，該發射通路包含一個射頻功率放大器，該器件對于發射信號功率會有放大作用，不適用于不需要放大發射信號的設備。