[发明专利]一种基于放大转发的LoRa多中继协作通信系统的通信方法

权利要求书

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表示的是中继节点l到网关之间的信道系数，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2^SF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信号通过m的大小进行时间循环移位，得到调制信号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l＝1,2,...,N,其中P_S表示的是源节点的发射功率，表示的是源节点到中继节点l之间的信道系数，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其中是中继节点l的发射功率，表示的是源节点S到中继节点l之间的信道系数，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中继节点l到网关之间的信噪比表示为

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r_m(n)经由天线信道到达接收机，通过与逆线性调频Chirp信号相乘的解调频方式得到解调频信号逆线性调频Chirp信号与基础线性调频Chirp信号x₀(n)共轭；对解调频信号进行2^SF点的离散傅里叶变换后得到离散傅里叶变换结果其中包含了2^SF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。