申请/专利权人：东北农业大学

申请日：2023-08-30

公开（公告）日：2024-04-19

公开（公告）号：CN116996165B

主分类号：H04L1/00

分类号：H04L1/00;H04B17/336;H04B17/318;H04W4/80

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.19#授权;2023.11.21#实质审查的生效;2023.11.03#公开

摘要：本发明一种面向移动场景的LoRaWAN自适应数据速率调节方法，涉及低功耗广域网技术领域，为解决现有自适应数据速率调节方法，对数据速率的调节具有滞后性、易产生较大误差，不能灵活地设置调制参数的问题。包括：接收移动LoRa终端发送的上行帧；根据移动LoRa终端的运动速度v，构建其与最大速度的线性关系，确定帧数N；采集最近N帧的SNR、RSSI值；统计分析SNR、RSSI的最小值；根据RSSI计算移动LoRa终端与LoRa网关的距离变化；根据LoRa终端与LoRa网关距离及LoRa终端的运动速度v，动态计算LoRaWAN网络的网络裕量margin_db；得出数据速率调节所需的SNRreq、RSSIreq；遍历满足SNRreq和RSSIreq的所有[SF,BW]，选取空中飞行时间最小的[SF,BW]，将移动LoRa终端与LoRa网关通信进行切换，根据节点的运动状态，动态确定最优网关。

主权项：1.一种面向移动场景的LoRaWAN自适应数据速率调节方法，其特征在于，包括如下步骤：过程一、接收移动LoRa终端发送的上行帧；过程二、根据移动LoRa终端的运动速度v，构建其与最大速度的线性关系，确定帧数N；过程三、采集最近N帧的SNR、RSSI值；过程四、统计分析SNR、RSSI的最小值；过程五、根据RSSI计算移动LoRa终端与LoRa网关的距离变化；过程六、根据LoRa终端与LoRa网关距离及LoRa终端的运动速度v，动态计算LoRaWAN网络的网络裕量margin_db；过程七、根据SNR、RSSI的最小值，及网络裕量margin_db，分别得出数据速率调节所需的SNRreq、RSSIreq；过程八、将信号带宽BW的选取范围从标准LoRaWAN协议的125kHz扩展为125kHz、250kHz和500kHz；过程九、遍历满足SNRreq和RSSIreq的所有[SF,BW]，其中SF为扩频因子，选取空中飞行时间ToA最小的[SF,BW]，当SF被降低时，数据速率增大，则降低TP，反之，则增加TP；过程十、将移动LoRa终端与LoRa网关通信进行切换，根据节点的运动状态，动态确定最优网关，重复执行过程一到过程十；过程五中LoRa终端与LoRa网关距离的计算方法采用优化的DTN算法，包括如下步骤：第一步，选取距离计算的频率，确定主网关位置及LoRa终端到主网关的粗距离d1，以主网关位置为圆心，d1为半径作出映射圆，通过构建直角三角形，得到若干映射角θ；第二步，遍历求出移动终端在映射圆上的坐标，根据子网关1和子网关2的坐标求出距离d2θ和d3θ，根据移动终端与子网关1、子网关2的信号特征，求出d2和d3，然后计算d2和d2θ、d3和d3θ的误差，在主网关的映射圆上求出误差最小的M个移动终端坐标；第三步，根据n次移动终端坐标的计算结果，绘制出Mn条终端移动粗轨迹，采集移动终端的运动姿态数据，绘制出实际移动轨迹；第四步，通过鞋带公式对比各终端移动粗轨迹和实际移动轨迹的误差，选出误差最小的终端移动粗轨迹，并确定LoRa终端位置，进而计算出LoRa终端与LoRa网关的距离变化；过程十中的LoRa网关的切换机制，包括如下步骤：第一步，将最小信噪比的范围设定为-10dB到-15dB，最小信号强度的范围设定为-125dBm到-130dBm，当移动终端与默认网关的通信质量在这两个范围时，移动节点会重新扫描所有可用网关，选出最优网关；第二步，移动终端与默认网关、最优网关进行通信，对两个网关的多条下行数据的信噪比和信号强度进行统计，计算两个网关的信噪比和信号强度的变化率，当变化率为正时，即节点向该网关位置移动，选择该网关作为新的默认网关，否则，选择原有的默认网关，不进行网关切换；第三步，终端与默认网关通信的最小信噪比小于-15dB，最小信号强度小于-130dBm，重新扫描所有可用网关，并选择最优网关作为默认网关。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 东北农业大学 一种面向移动场景的LoRaWAN自适应数据速率调节方法

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