[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

说明书

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。

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。