低功耗广覆盖LoRa系统的研究与应用
发布时间：2020-07-09 05:56
【摘要】：随着信息技术的不断进步,低功耗广域覆盖的通信技术在物联网应用场景中具有很大的发展空间。LoRa(Long Range,长距离)通信技术具备超低功耗及广域覆盖的技术特性,解决了传统物联网通信技术低功耗与长传输距离无法同时实现的问题。首先,在文中设计并实现了 LoRa通信系统中终端和网关。LoRa终端采用低功耗微处理器和具有超低接收灵敏度的SX1276芯片进行搭建,实现终端的电路设计和PCB设计。LoRa网关采用一片SX1301搭配两片SX1255,可实现海量节点数据接收。提出射频接收电路优化方案,采用主动降噪和双级窄带滤波的方式有效提高了网关的接收性能。为研究LoRa通信系统性能,对LoRa终端及LoRa网关的通信性能及终端功耗做测试分析。在城区环境中终端与网关间通讯距离超过10 Km;室内环境实现穿透13层楼可靠传输。完成对LoRa终端的发射、接收和低功耗三种模式下的功耗测试分析,低功耗模式下LoRa终端功耗低至95μA。其次,文中提出基于LoRa的智能灌溉系统设计方案。设计并实现了LoRa智能灌溉终端和适合户外复杂环境工作的多功能LoRa网关。此外,传统的LoRaWAN(LoRa Wide Area Network,LoRa广域网络)通讯协议三种工作模式无法满足低功耗和下行命令传输低时延的要求,因此,本文依据应用场景提出了一种终端变长休眠周期的通信方案,与Class A通信模式相比在功耗提升2%的情况下,下行命令传输时延降低约70%;与Class B模式相比,在相同时延情况下,功耗低约53.2%;为进一步提高终端寿命,提出基于最大功率点跟踪算法的无限续航设计方案。经验证该方案有效提高了设备寿命,可实现灌溉终端无限续航。
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN929.5;TP391.44
【图文】：
介绍逡逑种面向低功耗广覆盖应用场景的物联网通信技术。ＬｏＲａ具有的传输距离，空旷条件下传输距离可达１０邋Ｋｍ以上；终端８邋ｄＢｍ，可适用场景丰富；安全性高，传输数据可进行多层加可靠。逡逑前发展火热的在物联网通信技术ＮＢ－ＩｏＴ具有自身独特的技设备自主性高，设备微小设备供电即可进行组自己的数据采本低，无需多余的ｅＳＩＭ卡。相比传统的ＬＴＥ、Ｗｉ－Ｆｉ、蓝牙景适用优势，ＬＴＥ、２Ｇ虽覆盖范围较大，但功耗较高设备蓝牙这类技术覆盖范围较小，不能实现区域组网。各通信技比图如图２－１所示。在物联网快速发展的时代，ＬｏＲａ根据有非常广阔的应用场景，如智慧城市、智慧农业和智慧楼宇个逡逑
；逡逑（２）信息传输的带宽由传输函数确定，此函数通常是伪随机编码该函数将信息扩展到很宽的频带上。逡逑频通信系统的通用系统模型如２－３所示。逡逑}保渝澹危埃⑸浠五义希濉板邋五义襄五五邋五五五危卞涡佩义鲜荻恿绣危硇蛄蟹⑸麇迳淦嫡竦雌麇蔚厘义稀摺邋危藉五五五危卞卧脲义仙义鲜菖芯鲥濉危ǎ蓿俊淦德瞬ㄆ鳎蕖义希翦澹裕硇蛄蟹⑸魃淦嫡竦雌麇义贤迹玻忱┢低ㄐ畔低晨蛲迹邸剑福蒎义
本文编号：2747046
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN929.5;TP391.44
【图文】：
介绍逡逑种面向低功耗广覆盖应用场景的物联网通信技术。ＬｏＲａ具有的传输距离，空旷条件下传输距离可达１０邋Ｋｍ以上；终端８邋ｄＢｍ，可适用场景丰富；安全性高，传输数据可进行多层加可靠。逡逑前发展火热的在物联网通信技术ＮＢ－ＩｏＴ具有自身独特的技设备自主性高，设备微小设备供电即可进行组自己的数据采本低，无需多余的ｅＳＩＭ卡。相比传统的ＬＴＥ、Ｗｉ－Ｆｉ、蓝牙景适用优势，ＬＴＥ、２Ｇ虽覆盖范围较大，但功耗较高设备蓝牙这类技术覆盖范围较小，不能实现区域组网。各通信技比图如图２－１所示。在物联网快速发展的时代，ＬｏＲａ根据有非常广阔的应用场景，如智慧城市、智慧农业和智慧楼宇个逡逑
；逡逑（２）信息传输的带宽由传输函数确定，此函数通常是伪随机编码该函数将信息扩展到很宽的频带上。逡逑频通信系统的通用系统模型如２－３所示。逡逑}保渝澹危埃⑸浠五义希濉板邋五义襄五五邋五五五危卞涡佩义鲜荻恿绣危硇蛄蟹⑸麇迳淦嫡竦雌麇蔚厘义稀摺邋危藉五五五危卞卧脲义仙义鲜菖芯鲥濉危ǎ蓿俊淦德瞬ㄆ鳎蕖义希翦澹裕硇蛄蟹⑸魃淦嫡竦雌麇义贤迹玻忱┢低ㄐ畔低晨蛲迹邸剑福蒎义
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