【摘 要】
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低功耗广域网技术LoRaWAN以及其依托的LoRa调制技术在物联网领域被广泛研究,该论文主要针对LoRa通信技术的物理层和私有专用网络进行扩展性研究、设计与优化。LoRa采用的线性调频扩频调制方式具有独特的捕获特性和高抗干扰性能,在此论文中被用来作为时隙竞争的技术支撑,并利用载波到达检测功能进行载波监听实现占空比介质访问控制。基于此研究,论文设计了竞争策略与预留策略混合的自适应链路访问控制方案。现
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低功耗广域网技术LoRaWAN以及其依托的LoRa调制技术在物联网领域被广泛研究,该论文主要针对LoRa通信技术的物理层和私有专用网络进行扩展性研究、设计与优化。LoRa采用的线性调频扩频调制方式具有独特的捕获特性和高抗干扰性能,在此论文中被用来作为时隙竞争的技术支撑,并利用载波到达检测功能进行载波监听实现占空比介质访问控制。基于此研究,论文设计了竞争策略与预留策略混合的自适应链路访问控制方案。现有的关于LoRa的NS3模型聚焦于LoRaWAN,物理层通常采用概率估计模型或累计能量模型,都不适用于专用网络协议。为了专用网络的仿真,本论文提出了物理层的碰撞和能量累积的联合干扰模型,并验证其更贴近实际介质碰撞干扰情况。在此基础上,由于目前LoRa芯片主要被用于LoRaWAN而其兼容多调制方式的能力并没有被广泛应用,论文提出LoRa多模网络概念,其预期能够满足节点在传感器网络、移动自组网以及个域网中的多场景模式间兼容或切换。论文对多模网络的自组织设计原理以及具体的跨层参数进行了详细介绍,并针对维护任务利用LoRa特有功能对节点能量消耗进行了优化。该论文的主要贡献在于两个方面:(1)在NS3中实现的LoRa物理层模型中整合了包解调过程以及载波到达检测规律,验证了包干扰和碰撞与实验结果相吻合。(2)提出LoRa多模网络的自组织设计原理和跨层参数模型,设计了基于节点角色的网络感知、维护协议以及对应的软件架构,提出维护协议任务中的节点能量优化方案。
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