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随着物联网的广阔市场需求,物联网设备数量呈现爆发式地增长。海量设备连接需求促进了低功耗广覆盖无线通信技术研究的发展。其中,LoRa无线通信技术由于其低功耗、广覆盖、非授权频段、部署成本低等特点,受到国内外研究人员的广泛关注。另一方面,广阔牧场和地下室等特殊应用场景对LoRa的覆盖范围提出更高的要求。而无线中继技术能够有效的扩大通信覆盖范围,提高边缘用户容量。因此,本文的研究重点是基于LoRa的无线中继技术的设计与实现。本文绪论部分首先介绍了与LoRa无线中继技术相关研究现状。在第二部分,对LoRa无线通信技术进行简要总结,之后介绍了LoRa通信技术的MAC层协议和网关与服务器通信协议。接着,详细介绍了无线传感网络中常见的网络拓扑结构,包括平面网络拓扑结构、链式拓扑结构及树型拓扑结构,并分析了各自的优缺点。然后,分析总结了常见无线路由协议的路由发现和维护过程。在第三部分,本文研究了基于LoRaWAN(LoRa Wide Area Network)标准的网络架构及其他LoRa无线中继网络架构,然后提出了一种基于LoRa网关的无线中继网络架构。在此基础上,对LoRa无线中继网关的功能模块进行分析,并完成了网关硬件的设计与实现。最后,搭建了相关的硬件和软件平台并对通信性能进行测试,其结果验证了所完成系统的LoRa通信性能及无线中继通信性能。第四部分提出了基于透传模式和Mesh组网模式的两种无线中继策略设计方案。针对开阔地区应用场景,本文结合对LoRa通信系统及泛洪(Flood)路由协议的特点,提出了一种基于透传模式的无线中继策略。通过仿真验证了该策略的可行性;然后在LoRa网关上实现并在外场进行测试,结果表明在2跳中继传输时平均传输时延能达到在在几十毫秒量级。针对城市应用场景,本文提出将混合无线网状网协议(Hybrid Wireless Mesh Protocol,HWMP)应用到LoRa系统中,并进行相关的设计与实现。通过仿真和实际环境组网测试,表明了该设计能够有效改善覆盖性能和提高边缘区域传输速率。