[发明专利]一种基于可靠性的LoRaWAN网络扩频因子分配方法

权利要求书

1.一种基于可靠性的LoRaWAN网络扩频因子分配方法，其特征在于：该方法具体包括以下步骤：

S1：根据LoRa节点的接收灵敏度阈值和路径损耗特性，构建路径损耗丢包模型，初始化各个节点扩频因子，得到扩频因子初始比例集M_init；

S2：由LoRa数据传输特性并引入扩频因子占比P_s，建立数据传输成功率、扩频因子及P_s的关系模型；

S3：由S2的关系模型，建立优化的扩频因子分配策略，得到优化的扩频因子比例集M_fair；

S4：结合S1与S3得到的比例集，采用LoRa-FDF策略调整不同节点的扩频因子，以提高数据传输成功率。

2.根据权利要求1所述的一种基于可靠性的LoRaWAN网络扩频因子分配方法，其特征在于：所述步骤S1中，根据LoRa节点的接收灵敏度阈值和路径损耗特性，构建路径损耗丢包模型，初始化各个节点扩频因子，得到扩频因子初始比例集M_init，包括如下：

不同扩频因子的最低接收灵敏度S_SF[i]为阈值，只有在接收信号强度P_r(d)＝P_tx+G-L_pl(d)大于S_SF[i]时才能解包；由路径损耗导致的丢包表示如下：

P_per(d,S)＝P{P_r(d)＞S_SF[i]i∈{7,8,9,...,12}}

＝P{P_tx+G-L_pl(d)＞S_SF[i]i∈{7,8,9,...,12}}

其中，S_SF[i]为扩频因子i的接收灵敏度阈值，G为天线增益，P_tx为传输功率，L_pl(d)表示对数正态阴影路径损耗，d节点到网关的距离；

根据路径损耗丢包条件作为限制条件进行扩频因子初始分配，步骤如下：

S11：以最高扩频因子初始化节点，即SF[m]＝12,m∈[1,N]，其中N表示网络内节点总数量；

S12：网络运行一段时间待稳定后，网关保存节点的RSSI值信息，并按由大到小排序放入集合RSSI[]中；

S13：根据路径损耗丢包判断，即P_tx+G-L_pl(d)＞S_SF[j]，其中j∈{y7,8,9,...,12}，执行循环j＝7:1:12，如果RSSI[m]＞S_SF[j]，则SF[m]＝j；

S14：统计各扩频因子节点数量，得到扩频因子比例集合M_init＝{M_init|M_init,i＝P_i,i∈{7,8,9,...,12}}，其中P_i表示初始分配中扩频因子为i的节点占总节点的比例。

3.根据权利要求1所述的一种基于可靠性的LoRaWAN网络扩频因子分配方法，其特征在于：所述步骤S2中，由LoRa数据传输特性并引入扩频因子占比P_s，建立数据传输成功率、扩频因子及P_s的关系模型，包括如下：

假设网络内节点均匀分布在网关区域内，在此基础上，引入LoRa扩频因子S及扩频因子占比P_s作为新的变量，根据泊松分布得扩频因子为S的节点传输成功率为：

其中S表示扩频因子，L表示数据长度，BW表示带宽，N表示节点总数量，T_i表示数据传输时间间隔，P_s表示扩频因子为S的节点占总节点的比例。