一种LoRa网络中降低终端之间干扰的方法技术

本发明专利技术揭示了一种LoRa网络中降低终端之间干扰的方法，该方法按以下步骤进行：1）建立扩频因子与各个LoRa节点的传输功率、传输时间的对应关系，并确定各个参数的权重；2）根据初始节点数量分配，定义其与扩频因子各参数权重的综合权重指标，拥塞指数；3）均衡各扩频因子的权重指标；4）根据均衡后的拥塞指数，反向得到新的节点分配关系。能够在保证一定通信质量的前提下，有效地降低终端之间的干扰，提高网络的提取率和吞吐率。并且在一定程度上可以扩展网络容量。

【技术实现步骤摘要】
一种LoRa网络中降低终端之间干扰的方法
本专利技术涉及一种LoRa网络中降低终端之间干扰的方法，可用于物联网中低功耗广域网

技术介绍
LoRa是一种功耗低、覆盖广的物联网技术，在智慧城市建设发展过程中，有着广泛的应用。LoRa技术的通信距离长得益于扩频调制。它可采用多个信息码片来代表有效负载信息的每个位，因此可降低误码率。码片速率与符号速率的比值即为扩频因子。LoRa采用ADR(AdaptiveDataRate)的方式优化传输速率，使其数据速率尽可能快。同样数据量条件下，扩频减少可传输的实际数据。因此为了保证传输速率，每个终端尽可能选择较小的扩频因子与网关通信。由于ADR方式尽量采用较小扩频因子的终端，就会导致扩频因子相同的终端数量过多，产生干扰。EXPLoRa-SF是一种降低干扰的方法。这种方法将LoRa终端按照扩频因子的种类平均分成多个子集，并在一个子群中将扩频因子的值按照传输功率的高低依次分配，直到分配完所有子群。但这种方法对每个子群是平均分配的，会使LoRa网络中的高扩频因子的终端过多，对传输质量产生影响。而且该方法只考虑到传输功率的影响，没有考虑扩频因子与传输时间的关系。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提出一种LoRa网络中降低终端之间干扰的方法。本专利技术的目的将通过以下技术方案得以实现：一种LoRa网络中降低终端之间干扰的方法，该方法包括如下步骤：S1：在LoRaWAN协议中的ADR传输机制下，进行LoRa网络初始测试，统计各个扩频因子对应终端数量，并用矩阵nvec表示：nvec---N[n1,n2,n3,n4,n5,n6,n7]，其中，ni代表扩频因子等于7～12时，终端设备的数量，计算不同扩频因子的平均传输功率和平均传输时间；S2：建立不同扩频因子与平均传输功率、平均传输时间的对应关系，确定各个参数的权重，并根据扩频因子对应的初始终端数量分配，定义综合权重指标拥塞指数；S3：反复均衡各扩频因子的权重指标；S4：根据均衡后的拥塞指数，反向得到新的不同扩频因子对应终端数量的分配关系。优选地，所述S2步骤包括：S21：建立平均传输功率RSSI与传输时间AT关于不同扩频因子的对应关系矩阵：RSSI---R[r1,r2,r3,r4,r5,r6,r7],其中r1>…>r7，AT---T[t1,t2,t3,t4,t5,t6,t7],其中t1<…<t7；其中ri代表扩频因子等于7～12时，终端设备的平均功率，t7代表扩频因子等于7～12时，终端传输数据到网关的平均传输时间，其中i＝1～7；S22：确定RSSI权重V(i)与AT的权重W(i)：S23：得到综合权重U(i)，其中U(i)＝V(i)*W(i)，设q＝U-1；S24：定义拥塞指数P(i)，P(i)＝U(i)*nvec。优选地，在所述步骤S3中，对扩频因子对应的初始拥塞指数进行均衡处理，该处理方法包括以下步骤：步骤S31：索引P(i)的最大值P(p1)、最小值P(p2)、中值P(p3)；步骤S32：求均值步骤S33：循环上述两个步骤，直到所有P(i)都为相同的值。优选地，在步骤S32中，pi代表当前拥塞最大值、最小值和中值的索引，i＝1,2,3。优选地，在所述步骤S4中，根据每个扩频因子对应的q值，反向得到每个扩频因子应该分配的终端数量k。优选地，所述终端数量k＝P*q。本专利技术技术方案的优点主要体现在：该方法能够在保证一定通信质量的前提下，有效地降低终端之间的干扰，提高网络的提取率和吞吐率，并且在一定程度上可以扩展网络容量。本方法复杂度低，可以适应各种LoRa网络；本方法能够有效协调各个终端设备扩频因子的分配；本方法能够提高终端设备的吞吐率，扩展系统容量。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种LoRa网络中降低终端之间干扰的方法的初始终端分布示意图。图2为本专利技术实施例提供的一种LoRa网络中降低终端之间干扰的方法流程图。图3为本专利技术实施例提供的一种LoRa网络终端之间干扰的协调方法终端分布示意图。具体实施方式本专利技术的目的、优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释。这些实施例仅是应用本专利技术技术方案的典型范例，凡采取等同替换或者等效变换而形成的技术方案，均落在本专利技术要求保护的范围之内。本专利技术揭示了一种LoRa网络中降低终端之间干扰的方法，该方法包括如下步骤：S1：在LoRaWAN协议中的ADR传输机制下，进行LoRa网络初始测试，统计各个扩频因子对应终端数量，并用矩阵nvec表示：nvec---N[n1,n2,n3,n4,n5,n6,n7]，其中，ni代表扩频因子等于7～12时，终端设备的数量，计算不同扩频因子的平均传输功率和平均传输时间；S2：建立不同扩频因子与平均传输功率、平均传输时间的对应关系，确定各个参数的权重，并根据扩频因子对应的初始终端数量分配，定义综合权重指标拥塞指数；S3：反复均衡各扩频因子的权重指标；S4：根据均衡后的拥塞指数，反向得到新的不同扩频因子对应终端数量的分配关系。本专利技术实施例提供的一种LoRa网络中降低终端之间干扰的方法，保证一定传输速率的前提下，减小不同终端之间的传输干扰，扩展LoRa网络容量。初始阶段，不同扩频因子的终端分布示意图如图1所示。LoRa采用ADR的方式优化传输速率，使其数据速率尽可能快。同样数据量条件下，扩频减少可传输的实际数据。并且终端离网关的距离越近，扩频因子值越小。每个终端尽可能选择较小的扩频因子与网关通信。由于ADR方式尽量采用较小扩频因子的终端，导致扩频因子相同的终端数量过多，产生干扰。本专利技术实施例提供的一种LoRa网络中降低终端之间干扰的方法，保证一定传输速率的前提下，减小不同终端之间的传输干扰，扩展LoRa网络容量。本例的LoRa网络中降低终端之间干扰的方法的流程图如图2所示，该方法包括以下步骤：步骤S1：在LoRaWAN协议中的ADR传输机制下，进行LoRa网络初始测试。统计各个扩频因子对应终端数量，并用矩阵nvec表示：nvec---N[n1,n2,n3,n4,n5,n6,n7]。其中，ni代表扩频因子等于7～12时，终端设备的数量。计算不同扩频因子的平均传输功率和平均传输时间；步骤S2：据初始节点数量分配，定义其与扩频因子各参数权重的综合权重指标，拥塞指数，步骤为：步骤S21：建立平均传输功率RSSI与传输时间AT关于不同扩频因子的对应关系矩阵：RSSI---R[r1,r2,r3,r4,r5,r6,r7],其中r1>…>r7，AT---T[t1,t2,t3,t4,t5,t6,t7],其中t1<…<t7；其中ri代表扩频因子等于7～12时，终端设备的平均功率。同理t7代表扩频因子等于7～12时，终端传输数据到网关的平均传输时间。其中i＝1～7；步骤S22：确定RSSI权重V(i),和AT的权重W(i)：步骤S23：得到综合权重U(i)，其中U(i)＝V(i)*W(i)。为了简化计算，可设q＝U-1；步骤S24：定义拥塞指数P(i)，P(i)＝U(i)*nvec。步骤S3：得到了扩频因子对应的初始拥塞指数，则本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种LoRa网络中降低终端之间干扰的方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：S1：在LoRaWAN协议中的ADR传输机制下，进行LoRa网络初始测试，统计各个扩频因子对应终端数量，并用矩阵nvec表示：nvec‑‑‑N[n1,n2,n3,n4,n5,n6,n7]，其中，ni代表扩频因子等于7～12时，终端设备的数量，计算不同扩频因子的平均传输功率和平均传输时间；S2：建立不同扩频因子与平均传输功率、平均传输时间的对应关系，确定各个参数的权重，并根据扩频因子对应的初始终端数量分配，定义综合权重指标拥塞指数；S3：反复均衡各扩频因子的权重指标；S4：根据均衡后的拥塞指数，反向得到新的不同扩频因子对应终端数量的分配关系。

【技术特征摘要】
1.一种LoRa网络中降低终端之间干扰的方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：S1：在LoRaWAN协议中的ADR传输机制下，进行LoRa网络初始测试，统计各个扩频因子对应终端数量，并用矩阵nvec表示：nvec---N[n1,n2,n3,n4,n5,n6,n7]，其中，ni代表扩频因子等于7～12时，终端设备的数量，计算不同扩频因子的平均传输功率和平均传输时间；S2：建立不同扩频因子与平均传输功率、平均传输时间的对应关系，确定各个参数的权重，并根据扩频因子对应的初始终端数量分配，定义综合权重指标拥塞指数；S3：反复均衡各扩频因子的权重指标；S4：根据均衡后的拥塞指数，反向得到新的不同扩频因子对应终端数量的分配关系。2.根据权利要求1所述的一种LoRa网络中降低终端之间干扰的方法，其特征在于：所述S2步骤包括：S21：建立平均传输功率RSSI与传输时间AT关于不同扩频因子的对应关系矩阵：RSSI---R[r1,r2,r3,r4,r5,r6,r7],其中r1>…>r7，AT---T[t1,t2,t3,t4,t5,t6,t7],其中t1<…<t7；其中ri代表扩频因子等于7～...

【专利技术属性】
技术研发人员：江凌云，聂志宇，李喆，朱洪波，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32