[发明专利]基于LSN通信模块的生态监测网络和通讯方法

权利要求书

1.一种基于LSN通信模块的生态监测网络，包括生态监测网络系统，所述生态监测网络系统包括部署于各类监测设备内部的LSN通信模块、系统基站和远程管理服务器，其特征在于：所述LSN通信模块包括有MCU处理器、LSN收发单元、通信接口和电源管理模块，所述系统基站实现大容量的终端管理，并具有ADR通信速率调节和多信道通信管理功能，所述远程管理服务器包括网络服务器、网络控制器、应用服务器和用户服务器，具有对不同用户的信息转发、命令控制和设备管理的功能。

2.根据权利要求1所述的一种基于LSN通信模块的生态监测网络，其特征在于：所述生态监测网络系统通过LSN通信模块设计及与各类生态监测设备的集成，采用分布式传感网络监测系统结构，以实现对野外生态环境的实时状态信息采集。

3.根据权利要求1所述的一种基于LSN通信模块的生态监测网络，其特征在于：所述生态监测网络系统的LSN终端与LSN网关采用星型网络结构，LSN终端与系统基站间采用LSN通信技术，支持单网关对终端大容量管理、广域无线通信覆盖。

4.根据权利要求1所述的一种基于LSN通信模块的生态监测网络，其特征在于：所述LSN服务器端作为LSN IoT网络系统的核心部分，主要分为网络服务器、应用服务器和用户服务器等部分，每个部分都可以独立部署。

5.根据权利要求1所述的一种基于LSN通信模块的生态监测网络，其特征在于：采用Chirp扩频技术和FH-OFDM通信技术，以实现生态监测网络所需的长距离、低功耗和大容量终端管理功能。

6.根据权利要求1所述的一种基于LSN通信模块的生态监测网络，其特征在于：所述通信方法采用的CSS作为扩频技术，具有非常好的抗干扰、抗噪声能力，并且能够灵活的进行多址复用，十分适合在复杂的野外生态环境中进行可靠通信。

7.根据权利要求1所述的一种基于LSN通信模块的生态监测网络，其特征在于：所述通信技术在OFDM系统的基础上引入跳频技术，实现子载波跳频通信，将频域高速数据流通过串并变换，分配到多个正交的子载波上进行传输，极大地提高了系统的频谱利用率。

8.一种权利要求1所述的基于LSN通信模块的通讯方法，其特征在于：

本方案采用Chirp 扩频技术和FH-OFDM通信技术，以实现生态监测网络所需的长距离、低功耗和大容量终端管理功能；

CCS通信技术；

CSS技术除了具有传统扩频技术如直序列扩频，跳频扩频共同的优点，即抗衰落能力强，抗截获能力强，处理增益大等，还具有功率谱密度低，抗频偏能力强，传输距离远，系统功耗低等特点；这些特点使得CSS技术能满足现在室内通信对系统提出的发射功率低、通信可靠稳定性好、抗干扰能力强、系统电池持续时间长等要求；

本方案采用的CSS作为扩频技术的一种，具有非常好的抗干扰、抗噪声能力，并且能够灵活的进行多址复用，十分适合在复杂的野外生态环境中进行可靠通信；CSS不但具有上述特点，而且由于自身独有的脉冲压缩特性，能够有效的将传统的幅度调制，频率调制和相位调制结合到一起，形成了一种高效的多维度多址技术，能够以更低的能量更有效的传送信息，不但能充分利用珍贵的频谱资源，还能够满足低速无线个域网对功耗的要求；同时，由于chirp 信号的产生和匹配处理主要是通过声表滤波器来完成，声波的传播速度只有电磁波的约十万分之一，所以在声表滤波器上很容易进行信号的采样和信号处理，这也很大程度降低了物理层的复杂度和功率消耗；这些因素使得chirp 扩频技术十分符合中低速无线广域网的物理层通信要求，本方案即为CSS技术在生态监测系统中的应用和实现；

FH-OFDM扩频通信技术；

本方案在OFDM系统的基础上引入跳频技术，实现子载波跳频通信；在传统跳频通信系统中，频率跳变是在系统的射频部分由伪随机序列控制频率合成器来实现的，这种跳频实现方式存在着一些不足，如跳频速率低、频点数少、跳频的频带窄等，而且频率合成器响应的快慢也直接决定了跳频通信系统的成败；另外为了减小各频点间的干扰，通常还需要一个滤波器组，受到系统复杂度的限制，因而传统跳频系统的频点数不可能太多，这也直接影响了系统的抗干扰性能；

本方案中跳频通信的实现采用数字化方式，OFDM 作为一种多载波调制技术，将频域高速数据流通过串并变换，分配到多个正交的子载波上进行传输，极大地提高了系统的频谱利用率；因而本方案利用OFDM 多载波的特性，结合跳频技术，从OFDM 的子载波中按照跳频图案动态地选择一个或多个子载波用于传输数据，从而实现跳频通信；

FH-OFDM系统通过在发送端串并变换前增加跳频映射模块，在接收端并串变换后增加逆跳频映射模块；本方案的跳频映射模块实质上是一个跳频数据存储器，其存储单元个数等于OFDM符号的子载波个数，它的主要功能是产生跳频信号；逆跳频映射模块同样是一个跳频数据存储器，其存储单元个数也等于OFDM 符号的子载波个数，它的主要功能是解跳信号。