CN112954619B - 一种基于放大转发的LoRa多中继协作通信系统的通信方法 - Google Patents

一种基于放大转发的LoRa多中继协作通信系统的通信方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112954619B
CN112954619B CN202110253192.7A CN202110253192A CN112954619B CN 112954619 B CN112954619 B CN 112954619B CN 202110253192 A CN202110253192 A CN 202110253192A CN 112954619 B CN112954619 B CN 112954619B
Authority
CN
China
Prior art keywords
lora
relay
signal
relay node
communication system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110253192.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112954619A (zh
Inventor
方毅
许文洋
蔡国发
马焕
韩国军
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guangdong University of Technology
Original Assignee
Guangdong University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guangdong University of Technology filed Critical Guangdong University of Technology
Priority to CN202110253192.7A priority Critical patent/CN112954619B/zh
Publication of CN112954619A publication Critical patent/CN112954619A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112954619B publication Critical patent/CN112954619B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/06—Selective distribution of broadcast services, e.g. multimedia broadcast multicast service [MBMS]; Services to user groups; One-way selective calling services
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/70—Services for machine-to-machine communication [M2M] or machine type communication [MTC]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W40/00—Communication routing or communication path finding
    • H04W40/02—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing
    • H04W40/22—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing using selective relaying for reaching a BTS [Base Transceiver Station] or an access point
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

本发明涉及通讯技术领域，特别是涉及一种基于放大转发的LoRa多中继协作通信系统的通信方法，包括若干源节点、若干中继节点、若干LoRa网关，若干LoRa网关之间的通信需要进行LoRa调制、LoRa解调。通信系统的通信方法包括如下步骤：S1源节点通过广播的方式将信号传递给所有的中继节点；S2中继节点在接收到源节点的信号之后，最优中继节点会从所有接收到信号的中继节点中被选取出来；S3只有最优的中继节点采用放大转发的方式将接收到的信号传输到网关。本发明提供了一种误比特率性能好的、覆盖概率性能高的、能耗较低的、多中继协作的通信方法。

Description

一种基于放大转发的LoRa多中继协作通信系统的通信方法
技术领域
本发明涉及通讯技术领域，特别是涉及一种基于放大转发的LoRa多中继协作 通信系统的通信方法。
背景技术
现今物联网已经成为工业界、学术界等众多领域中被最密切关注的话题。物 联网解决方案比起以往的通信方案而言有三大特性得到了额外关注，即网络覆盖 范围广、终端设备能耗低、物联网设备成本廉价。为了满足这样的需求，低功耗 广域网(Low Power WideArea Network,LPWAN)技术应运而生。在这些技术当中， 长距离广域网(Long Range WideArea Network,LoRaWAN)作为物联网部署自由度 最高的技术已成为焦点。
现有的LoRa通信系统采用星型拓扑结构，网关和LoRa节点会进行一对多的信 息传输，但是由于在实际使用当中，外部的衰落环境会对传输信号造成衰减或者 干扰，导致信息传输失败。这样一来，LoRa通信系统的BER性能就会大幅度下降， 可靠传输的覆盖范围也会缩小。一般情况下，要解决这样的问题是通过增加网关 数量的方式，但是这会导致LoRa通信网络的部署费用进一步提升，增加了运营成 本。
中国发明专利公开号CN111565378A(公开日为2020年08月21日)，公开了一 种LoRa通信方法以及LoRa通信系统，方法包括：进入下行有效时间区间，在下行 有效时间区间内：服务节点工作于发送状态并发送下行数据至下行信道；多个终 端节点工作于接收状态并从下行信道接收下行数据；在下行有效时间区间结束后 进入上行有效时间区间，在上行有效时间区间内：多个终端节点工作于发送状态 并将各种类型的数据发送至对应的各种类型的上行通道中；服务节点工作于接收 状态并从各种类型的上行通道中接收对应的各种类型的上行数据；在上行有效时 间区间结束后再次进入下行有效时间区间,如此，下行数据和上行数据不会冲突； 而且可以减小上行数据之间的冲突，总而言之，该发明可以达到提到系统吞吐量、 降低数据碰撞的效果。现有技术存在实际使用过程中的信号传输会受到环境中的 信号衰减和干扰影响的缺陷，导致现有的星型拓扑LoRa通信系统的传输性能遭受 恶化；同时现有技术还存在误比特率性能较差、覆盖概率性能较差的缺陷。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术的衰减率高、易受干扰、误比特率性能较差、 覆盖概率性能较差的缺陷，提供一种采用树状拓扑结构的、多中继协作的、中继 节点放大转发的通信系统。
为了实现上述目的，本发明提供了一种基于放大转发的LoRa多中继协作通信 系统的通信方法，包括若干源节点、若干中继节点、若干LoRa网关，若干LoRa网关之间的通信需要进行LoRa调制、LoRa解调。
通信系统的通信方法包括如下步骤：
S1源节点通过广播的方式将信号传递给所有的中继节点；
S2中继节点在接收到源节点的信号之后，最优中继节点会从所有接收到信号 的中继节点中被选取出来；
S3只有最优的中继节点采用放大转发的方式将接收到的信号传输到网关。
作为优选方案：通信过程中的LoRa调制需要LoRa发射机，LoRa解调需要LoRa接收机；一个LoRa装置会同时包含LoRa发射机与LoRa接收机。
LoRa发射机发射信号的方法如下：一串携带数据信息的比特流被输入到LoRa发射机，比特率被导入到比特/符号转换器，比特会被转换成十进制符号；在这里LoRa的扩频因子被定义为SF，扩频因子按不同地区的标准取整值，一般取 SF∈{7,8,9,…,12}；扩频因子决定了比特流被分割成的符号大小，一个LoRa符号 包含了SF个比特；可调制的符号个数也由扩频因子SF决定，一共可调制2SF个符 号；我们假定其中SF个比特经过比特/符号转换器后得到的符号表示为m，将基础 线性调频Chirp信号
Figure BDA0002962155130000021
通过m的大小进行时间循环移位， 得到调制信号
Figure BDA0002962155130000022
信号将会通过天线发送 出去。
作为优选方案：LoRa接收机接收信号的方法如下：接收信号rm经由天线信道 到达接收机，通过与逆线性调频Chirp信号
Figure RE-GDA0003030248060000023
相乘的解调频方式得到解调频信 号
Figure RE-GDA0003030248060000031
这里的星号代表的是对信号取共轭，逆线性调频Chirp信 号
Figure RE-GDA0003030248060000032
与基础线性调频Chirpx0(n)共轭；对解调频信号进行2SF点的离散傅里叶 变换后得到离散傅里叶变换结果
Figure RE-GDA0003030248060000033
其中包含了2SF个数值；将这些数值取绝对值并且选取数值最大的索引值后，得到 索引值
Figure RE-GDA0003030248060000034
将索引值导入符号/比特转换器，就得到解调出的比 特信息。
作为优选方案：在所述步骤S1中，源节点将待传输的信息比特流经过LoRa发 射机调制之后，生成了调制信号，接着通过广播的方式把调制信号广播给所有的 中继节点；在中继节点l处的接收信号表示为
Figure BDA0002962155130000035
l＝1,2,...,N,其 中PS表示的是源节点的发射功率，
Figure BDA00029621551300000312
表示的是源节点到中继节点l之间的信道系 数，z表示的是高斯白噪声，下标表示相应的发射和接收装置，N为中继节点个 数。
作为优选方案：在所述步骤S2中，中继节点在接收到源节点的信号之后，最 优中继节点会从所有接收到信号的中继节点中被选取出来，此时只有最优的中继 节点采用放大转发的方式将接收到的信号传输到网关，放大系数表示为
Figure BDA0002962155130000036
其中
Figure BDA0002962155130000037
是中继节点l的发射功率，
Figure BDA0002962155130000038
表示的是中继节点l 到网关之间的信道系数，
Figure BDA0002962155130000039
指代的是中继节点l的噪声方差；除此之外其余的中 继节点保持静默，不将接收到信号传输出去。
作为优选方案：在所述步骤S2中，网关会对所有的中继节点的链路传输信噪 比进行评估，取使得链路信噪比最大的中继节点为最优中继节点，并且通过广播 的方式选定该中继节点传输信息。
作为优选方案：在LoRa装置之间的通信需要计算信噪比，信噪比用字母γ表 示；源节点到中继节点l之间的信噪比表示为
Figure BDA00029621551300000310
中继节点l到网关之 间的信噪比表示为
Figure BDA00029621551300000311
作为优选方案：在所述步骤S3中，网关所接收到由中继节点发出的信号表示 为
Figure BDA0002962155130000041
表示的是中继节点l到网关之间的信道系数，z表示 的是高斯白噪声，下标表示相应的发射和接收装置；通过LoRa接收机对接收信号 进行解调，恢复出接收信号中的比特信息。
作为优选方案：源节点和中继节点的设备在硬件设备上没有区别，在实际使用中，中继节点和源节点可以相互转化，这样就不需要通过增加网关的方式来提高 通信系统的性能，降低了运营成本。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：基于放大转发的LoRa多中继协作 通信系统可以有效地增强信息传输的可靠性，扩大网络有效传输的覆盖范围，协 作通信带来的分集度的提高可以提升LoRa系统的误比特率性能。在保持原有系统 误比特率性能的前提下，降低了系统总体所需要的能耗。此外本发明比起传统的 星型结构有易于进行网络规模的拓展的优点。
附图说明
图1是本发明实施例的基于放大转发的LoRa多中继协作通信系统模型图。
图2是本发明实施例的基于放大转发的LoRa多中继协作通信系统的通信方法 流程图。
图3是本发明实施例的LoRa通信系统中的发射机和接收机框图。
图4是本发明实施例的瑞利信道环境下现有的LoRa通信系统与LoRa多中继协 作通信系统误比特率性能比较图。
图5是本发明实施例的Nakagami-m信道环境(m＝2)下现有的LoRa通信系统与LoRa多中继协作通信系统误比特率性能比较图。
图6是本发明实施例的瑞利信道环境下现有的LoRa通信系统与LoRa多中继协 作通信系统覆盖概率性能比较图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下 实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或 位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描 述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构 造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三” 仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或 一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过 中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而 言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
如图1至3所示，本发明实施例优选实施例的一种：
一种基于放大转发的LoRa多中继协作通信系统的通信方法，包括若干源节点、 若干中继节点、若干LoRa网关，若干LoRa网关之间的通信需要进行LoRa调制、 LoRa解调。
通信系统的通信方法包括如下步骤：
S1源节点通过广播的方式将信号传递给所有的中继节点；
S2中继节点在接收到源节点的信号之后，最优中继节点会从所有接收到信号 的中继节点中被选取出来；
S3只有最优的中继节点采用放大转发的方式将接收到的信号传输到网关。
通信过程中的LoRa调制需要LoRa发射机，LoRa解调需要LoRa接收机；一 个LoRa装置会同时包含LoRa发射机与LoRa接收机。
LoRa发射机发射信号的方法如下：一串携带数据信息的比特流被输入到LoRa 发射机，比特率被导入到比特/符号转换器，比特会被转换成十进制符号；在这里 LoRa的扩频因子被定义为SF，扩频因子按不同地区的标准取整值，一般取 SF∈{7,8,9,…,12}；扩频因子决定了比特流被分割成的符号大小，一个LoRa符号 包含了SF个比特；可调制的符号个数也由扩频因子SF决定，一共可调制2SF个符 号；我们假定其中SF个比特经过比特/符号转换器后得到的符号表示为m，将基础 线性调频Chirp信号
Figure BDA0002962155130000051
通过m的大小进行时间循环移位， 得到调制信号
Figure BDA0002962155130000061
信号将会通过天线发送 出去。
LoRa接收机接收信号的方法如下：接收信号rm经由天线信道到达接收机，通 过与逆线性调频Chirp信号
Figure RE-GDA0003030248060000062
相乘的解调频方式得到解调频信号
Figure RE-GDA0003030248060000063
这里的星号代表的是对信号取共轭，逆线性调频Chirp信号
Figure RE-GDA0003030248060000064
与基础线性调频Chirpx0(n)共轭；对解调频信号进行2SF点的离散傅里叶变 换后得到离散傅里叶变换结果
Figure RE-GDA0003030248060000065
其中包含了2SF个数值；将这些数值取绝对值并且选取数值最大的索引值后，得到 索引值
Figure RE-GDA0003030248060000066
将索引值导入符号/比特转换器，就得到解调出的比 特信息。
在所述步骤S1中，节点将待传输的信息比特流经过LoRa发射机调制之后，生 成了调制信号，接着通过广播的方式把调制信号广播给所有的中继节点；在中继 节点l处的接收信号表示为
Figure BDA0002962155130000067
l＝1,2,...,N,其中PS表示的是源节 点的发射功率，
Figure BDA0002962155130000068
表示的是源节点到中继节点l之间的信道系数，z表示的是高 斯白噪声，下标表示相应的发射和接收装置，N为中继节点个数。
在所述步骤S2中，中继节点在接收到源节点的信号之后，最优中继节点会从 所有接收到信号的中继节点中被选取出来，此时只有最优的中继节点采用放大转 发的方式将接收到的信号传输到网关，放大系数表示为
Figure BDA0002962155130000069
其 中
Figure BDA00029621551300000610
是中继节点l的发射功率，
Figure BDA00029621551300000611
表示的是中继节点l到网关之间的信道系数，
Figure BDA00029621551300000612
指代的是中继节点l的噪声方差；除此之外其余的中继节点保持静默，不将接 收到信号传输出去。
在所述步骤S2中，中继节点在接收到源节点的信号之后，网关会对所有的中 继节点的链路传输信噪比进行评估，取使得链路信噪比最大的中继节点为最优中 继节点，并且通过广播的方式选定该中继节点传输信息。
在LoRa装置之间的通信需要计算信噪比，信噪比用字母γ表示；源节点到中 继节点l之间的信噪比表示为
Figure BDA0002962155130000071
中继节点l到网关之间的信噪比表示 为
Figure BDA0002962155130000072
在所述步骤S3中，网关所接收到由中继节点发出的信号表示为
Figure BDA0002962155130000073
表示的是中继节点l到网关之间的信道系数，z表示的 是高斯白噪声，下标表示相应的发射和接收装置；通过LoRa接收机对接收信号进 行解调，恢复出接收信号中的比特信息。
源节点和中继节点的设备在硬件设备上没有区别，在实际使用中，中继节点和 源节点可以相互转化，这样就不需要通过增加网关的方式来提高通信系统的性能， 降低了运营成本。
如图4所示，本发明实施例优选实施例的一种：
图4为瑞利信道环境下现有的LoRa通信系统与LoRa多中继协作通信系统误 比特率性能比较示意图。在瑞利信道环境下，现有的LoRa通信系统与LoRa多中 继协作通信系统误比特率性能曲线如图4所示，从这个图中可以看出，在瑞利信 道条件下，信噪比为30dB时，现有的LoRa通信系统仅能获得约5×10-2的误比特 率性能，而在LoRa多中继协作通信系统下，中继个数为1，2，3的系统所能达到 的误比特率性能达到了约1×10-2，1×10-3，1×10-4。
如图5所示，本发明实施例优选实施例的一种：
图5为Nakagami-m(m＝2)信道环境下现有的LoRa通信系统与LoRa多中继协 作通信系统误比特率性能比较示意图。在Nakagami-m(m＝2)信道环境下，现有的 LoRa通信系统与LoRa多中继协作通信系统误比特率性能曲线如图5所示，从这 个图中可以看出，在Nakagami-m(m＝2)信道条件下，信噪比为30dB时，现有的 LoRa通信系统仅能获得约1×10-2的误比特率性能，而在LoRa多中继协作通信系 统下，中继个数为1，2，3的系统所能达到的误比特率性能达到了约4×10-4，4×10-6， 2×10-7。
由图4、5可见LoRa多中继协作通信系统性能比现有的LoRa通信系统误比 特率性能有较大的提高。从图4、5中也可以看出，在达到相同的误比特率性能时， LoRa多中继协作通信系统所消耗的能量比现有方法要更少。
如图6所示，本发明实施例优选实施例的一种：
图6为瑞利信道环境下现有的LoRa通信系统与LoRa多中继协作通信系统覆 盖概率性能比较示意图。本发明的应用距离在15-20KM之间(室外)。在瑞利信 道环境下，现有的LoRa通信系统与LoRa多中继协作通信系统误比特率性能曲线 如图6所示，从这个图中可以看出，在瑞利信道条件下，信噪比阈值为30dB时， 现有的LoRa通信系统的覆盖概率在51.5％，而在LoRa多中继协作通信系统下， 中继个数为1，3的系统所能达到的覆盖概率达到58.1％和91.5％。
由图6可见LoRa多中继协作通信系统性能比现有的LoRa通信系统覆盖概率 有较大的提高。这意味着，在保证可靠传输即信噪比阈值相同的条件下，LoRa多 中继协作通信系统的覆盖范围更远，系统的可靠性更好。
本发明的工作过程为：
1、源节点将待传输的信息比特流经过LoRa发射机调制之后，生成了调制信号， 接着通过广播的方式把调制信号广播给所有的中继节点。在中继节点l处的接收信 号表示为
Figure BDA0002962155130000081
l＝1,2,...,N,其中PS表示的是源节点的发射功率，
Figure BDA0002962155130000082
表示的是源节点到中继节点l之间的信道系数，z表示的是高斯白噪声，下标 表示相应的发射和接收装置，N为中继节点个数。
2、中继节点在接收到源节点发出的信号之后，最优中继节点会从所有接收到 信号的中继节点中被选取出来，此时只有最优的中继节点采用放大转发的方式将 接收到的信号传输到网关，放大系数表示为
Figure BDA0002962155130000083
其中
Figure BDA0002962155130000084
是中继 节点l的发射功率，
Figure BDA0002962155130000085
表示的是中继节点l到网关之间的信道系数，
Figure BDA0002962155130000086
指代的 是中继节点l的噪声方差；除此之外其余的中继节点保持静默，不将接收到信号传 输出去。
3、网关所接收到由中继节点发出的信号表示为
Figure BDA0002962155130000087
表 示的是中继节点l到网关之间的信道系数，z表示的是高斯白噪声，下标表示相应 的发射和接收装置。通过LoRa接收机对接收信号进行解调，恢复出接收信号中的 比特信息。
综上，本发明实施例提供一种基于放大转发的LoRa多中继协作通信系统的通 信方法，其基于放大转发的LoRa多中继协作通信系统可以有效地增强信息传输的 可靠性，扩大网络有效传输的覆盖范围，协作通信带来的分集度的提高可以提升 LoRa系统的误比特率性能。在保持原有系统误比特率性能的前提下，降低了系统 总体所需要的能耗。此外本发明比起传统的星型结构有易于进行网络规模的拓展 的优点。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技 术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换， 这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于放大转发的LoRa多中继协作通信系统的通信方法，基于放大转发的LoRa多中继协作通信系统包括若干源节点、若干中继节点、若干LoRa网关，若干LoRa网关之间的通信需要进行LoRa调制、LoRa解调，其特征在于：通信系统的通信方法包括如下步骤：
S1源节点通过广播的方式将信号传递给所有的中继节点；
在所述步骤S1中，源节点将待传输的信息比特流经过LoRa发射机调制之后，生成了调制信号，接着通过广播的方式把调制信号广播给所有的中继节点；
S2中继节点在接收到源节点的信号之后，最优中继节点会从所有接收到信号的中继节点中被选取出来；
在所述步骤S2中，中继节点在接收到源节点的信号之后，网关会对所有的中继节点的链路传输信噪比进行评估，取使得链路传输信噪比最大的中继节点为最优中继节点，并且通过广播的方式选定该中继节点传输信息；
S3只有最优的中继节点采用放大转发的方式将接收到的信号传输到网关；
在所述步骤S3中，网关所接收到由中继节点发出的信号表示为
Figure FDA0003341076230000011
Figure FDA0003341076230000012
表示的是中继节点l到网关之间的信道系数，
Figure FDA0003341076230000013
表示的是高斯白噪声，下标表示相应的发射和接收装置；通过LoRa接收机对接收信号进行解调，恢复出接收信号中的比特信息；
其中，通信过程中的LoRa调制需要LoRa发射机，LoRa解调需要LoRa接收机；一个LoRa装置会同时包含LoRa发射机与LoRa接收机；
LoRa发射机发射信号的方法如下：一串携带数据信息的比特流被输入到LoRa发射机，比特流被导入到比特/符号转换器，比特会被转换成十进制符号；在这里LoRa的扩频因子被定义为SF，扩频因子按不同地区的标准取整值；扩频因子决定了比特流被分割成的符号大小，一个LoRa符号包含了SF个比特；可调制的符号个数也由扩频因子SF决定，一共可调制2SF个符号；其中SF个比特经过比特/符号转换器后得到的符号表示为m，将基础线性调频Chirp信号
Figure FDA0003341076230000014
通过m的大小进行时间循环移位，得到调制信号
Figure FDA0003341076230000015
该调制信号将会通过天线发送出去。
2.根据权利要求1所述的一种基于放大转发的LoRa多中继协作通信系统的通信方法，其特征在于：在所述步骤S1中，在中继节点l处的接收信号表示为
Figure FDA0003341076230000021
l＝1,2,...,N,其中PS表示的是源节点的发射功率，
Figure FDA0003341076230000022
表示的是源节点到中继节点l之间的信道系数，
Figure FDA0003341076230000023
表示的是高斯白噪声，下标表示相应的发射和接收装置，N为中继节点个数。
3.根据权利要求2所述的一种基于放大转发的LoRa多中继协作通信系统的通信方法，其特征在于：在所述步骤S2中，放大转发的方式的放大系数表示为
Figure FDA0003341076230000024
其中
Figure FDA0003341076230000025
是中继节点l的发射功率，
Figure FDA0003341076230000026
表示的是源节点S到中继节点l之间的信道系数，
Figure FDA0003341076230000027
指代的是中继节点l的噪声方差；除此之外其余的中继节点保持静默，不将接收到信号传输出去。
4.根据权利要求3所述的一种基于放大转发的LoRa多中继协作通信系统的通信方法，其特征在于：在LoRa装置之间的通信需要计算信噪比，信噪比用字母γ表示；源节点到中继节点l之间的信噪比表示为
Figure FDA0003341076230000028
中继节点l到网关之间的信噪比表示为
Figure FDA0003341076230000029
5.根据权利要求4所述的一种基于放大转发的LoRa多中继协作通信系统的通信方法，其特征在于：LoRa接收机接收信号的方法如下：接收信号rm(n)经由天线信道到达接收机，通过与逆线性调频Chirp信号
Figure FDA00033410762300000210
相乘的解调频方式得到解调频信号
Figure FDA00033410762300000211
逆线性调频Chirp信号
Figure FDA00033410762300000212
与基础线性调频Chirp信号x0(n)共轭；对解调频信号进行2SF点的离散傅里叶变换后得到离散傅里叶变换结果
Figure FDA00033410762300000213
其中包含了2SF个数值；将这些数值取绝对值并且选取数值最大的索引值后，得到索引值
Figure FDA00033410762300000214
将索引值导入符号/比特转换器，就得到解调出的比特信息。
6.根据权利要求1所述的一种基于放大转发的LoRa多中继协作通信系统的通信方法，其特征在于：源节点和中继节点的设备在硬件设备上没有区别，中继节点和源节点可以相互转化。
CN202110253192.7A 2021-03-04 2021-03-04 一种基于放大转发的LoRa多中继协作通信系统的通信方法 Active CN112954619B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110253192.7A CN112954619B (zh) 2021-03-04 2021-03-04 一种基于放大转发的LoRa多中继协作通信系统的通信方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110253192.7A CN112954619B (zh) 2021-03-04 2021-03-04 一种基于放大转发的LoRa多中继协作通信系统的通信方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112954619A CN112954619A (zh) 2021-06-11
CN112954619B true CN112954619B (zh) 2021-12-14

Family

ID=76230363

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110253192.7A Active CN112954619B (zh) 2021-03-04 2021-03-04 一种基于放大转发的LoRa多中继协作通信系统的通信方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112954619B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114553268B (zh) 2022-02-23 2022-12-27 广东工业大学 一种基于MIMO的非相干LoRa通信系统
CN114641052B (zh) * 2022-03-18 2023-11-24 湖南中龙通科技有限责任公司 一种基于LoRa智能安防系统的多跳网络路由方法
CN116886481B (zh) * 2023-08-31 2024-02-09 广东工业大学 一种分层LoRa调制通信系统及方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105591678A (zh) * 2015-12-23 2016-05-18 山东大学 一种基于系统频谱效率的多用户多中继选择方法
CN110213016A (zh) * 2019-04-30 2019-09-06 杭州电子科技大学 一种多中继选择极化译码转发方法
CN111970693A (zh) * 2020-08-06 2020-11-20 哈尔滨工业大学 一种低复杂度的LoRa物联网基于物理层波形的安全加密方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101656600B (zh) * 2009-09-14 2013-03-20 西安交通大学 基于增强型选择放大转发的机会协作分集协议的实现方法
CN105517096B (zh) * 2015-09-30 2019-04-02 河南科技大学 一种多中继放大转发协作网络的中继选择方法
US10938440B2 (en) * 2018-05-17 2021-03-02 Cisco Systems Canada Co. Efficient methods for generating chirp spread spectrum signals
CN108809962A (zh) * 2018-05-24 2018-11-13 杭州盈飞驰科技有限公司 一种兼容LoRaWAN协议的中继系统
CN108966305A (zh) * 2018-07-27 2018-12-07 深圳市荣盛智能装备有限公司 一种lora中继自组网方法
CN110891279B (zh) * 2019-11-20 2023-06-23 江苏方天电力技术有限公司 一种LoRa Mesh无线中继通信方法和装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105591678A (zh) * 2015-12-23 2016-05-18 山东大学 一种基于系统频谱效率的多用户多中继选择方法
CN110213016A (zh) * 2019-04-30 2019-09-06 杭州电子科技大学 一种多中继选择极化译码转发方法
CN111970693A (zh) * 2020-08-06 2020-11-20 哈尔滨工业大学 一种低复杂度的LoRa物联网基于物理层波形的安全加密方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN112954619A (zh) 2021-06-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112954619B (zh) 一种基于放大转发的LoRa多中继协作通信系统的通信方法
US8514795B2 (en) Method of adaptive frequency assignment to a plurality of antennas
EP0720792A1 (en) Method and apparatus for selectively-enabled diversity signaling in a radio communications system
US20230031794A1 (en) Selection of decoding level at signal forwarding devices
CN102694628B (zh) 基于多用户mimo协同中继系统的干扰抑制方法
CN101690067B (zh) 根据信道条件在ofdma映射中设定信息元素的功率水平
KR100878750B1 (ko) 직교주파수 다중분할방식 네트워크에서 협력적중계를 위한혼종 포워딩 장치 및 방법
Zhou et al. Asymptotic analysis of opportunistic relaying protocols
CN101741448A (zh) 双向信道中基于最小均方误差波束成型的信息传输方法
CN104052689A (zh) 基于空时分组码的ofdm中继协作通信系统中继选择方法
CN100373814C (zh) 正交频分复用系统中支持时分双工工作方式的直放站
CN101588339B (zh) 一种基于叠加码的减少无线中继冗余转发的方法
CN104539403A (zh) 基于多中继的swipt中继网络中arq协议的实现方法
JP4857219B2 (ja) 無線通信システム及び中継無線装置
CN101325434B (zh) 用于blast多天线通信系统的天线发射功率分配方法及发射装置
CN102098139A (zh) 在非正交协作通信网络中的传输方法、装置和系统
CN111132263A (zh) 全双工目的端加扰的非可信能量采集中继传输方法和系统
US8855701B2 (en) Dynamic transmission power control method
Lu et al. Analysis on decode-and-forward two-path relay networks: When and how to cooperate
CN101277136B (zh) 多中继站协作系统中的星座映射方法和装置
CN1169802A (zh) 用于无线电话系统的自调整射频转发器
CN101656560A (zh) 一种高效频谱利用率的协作通信方法
CN111404585A (zh) 一种基于瞬时信道状态信息估计的能量缓存传输协议
CN108768479B (zh) 一种基于瞬时信道状态信息的功率分配方法及系统
Song et al. A hybrid relay selection scheme using differential modulation

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant