LoRa冲突避免：LMAC方法借助LoRa芯片的信道活动侦听（channelactivitydetection，CAD）功能，配合LoRa网关，实现对信道状态的分布式侦听结果相比于传统LoRaWAN协议，网络吞吐率提升了2.2倍，设备的连接性得到明显改善CH-1,SF=7TINBo=2MCUA233]RadioTXtime222333TXRadioBMCU[LCH=1, SF=7↑NBo=3time图 BO口ReconfigDIFSJSuccessFailureLMAC方法原理图6
6 LoRa冲突避免：LMAC 方法 借助LoRa芯片的信道活动侦听（channel activity detection，CAD）功能，配合LoRa 网关，实现对信道状态的分布式侦听 结果 相比于传统LoRaWAN协议，网络吞吐率提升了2.2倍，设备的连接性得到明显改善 LMAC方法原理图
LoRa冲突消除：Choir方法利用不同硬件的频率偏移特征来分离冲突数据包冲突解码原理在接收端，来自不同节点的数据包信号具有不同的频率偏移根据该频率偏移将不同LoRa编码符号对应到不同的发送节点f+fiymbolSymbol儿1+8f2发送端与接收端晶振频率有差异User1User2Choir方法原理图
7 LoRa冲突消除：Choir 方法 利用不同硬件的频率偏移特征来分离冲突数据包 冲突解码原理 • 在接收端，来自不同节点的数据包信号具有不同的频率偏移 • 根据该频率偏移将不同LoRa编码符号对应到不同的发送节点 发送端与接收端晶振频率有差异 Choir方法原理图
LoRa冲突消除：mLoRa方法nodaA利用信号时域到达时间差消除冲突E冲突解码原理多个数据包先后抵达网关发生冲突接收信号起始部分无冲突且可被正Gateway常提取利用无冲突信号，提取冲突信号中一个正确的符号内容，构造出该符号并将其从冲突信号中消去从剩余信号中得到新的一段非冲突的信号，重复上述操作，直至所有冲突数据包分离mLoRa方法原理图8
8 LoRa冲突消除：mLoRa 方法 利用信号时域到达时间差消除冲突 冲突解码原理 • 多个数据包先后抵达网关发生冲突， 接收信号起始部分无冲突且可被正 常提取 • 利用无冲突信号，提取冲突信号中 一个正确的符号内容，构造出该符 号并将其从冲突信号中消去 • 从剩余信号中得到新的一段非冲突 的信号，重复上述操作，直至所有 冲突数据包分离 mLoRa方法原理图
LoRa冲突消除：CoLoRa方法Packet-A利用信号时频域特征实现低信噪比信Packet-B号冲突消除冲突解码原理使用错位接收窗口，将每一编码符号切割并变换为两段频率相同的傅本源里叶波峰，结合波峰高度信息对不同数据包的符号进行聚类、分离和Down-Chirp时间并发解码基于频域波峰特征分析，将冲突数据包的时间偏移转化为显著的频域fo frfof频率波峰差异，并发解码并保持较高的CoLoRa方法原理图噪声容忍能力9
9 LoRa冲突消除：CoLoRa 方法 利用信号时频域特征实现低信噪比信 号冲突消除 冲突解码原理 • 使用错位接收窗口，将每一编码符 号切割并变换为两段频率相同的傅 里叶波峰，结合波峰高度信息对不 同数据包的符号进行聚类、分离和 并发解码 • 基于频域波峰特征分析，将冲突数 据包的时间偏移转化为显著的频域 波峰差异，并发解码并保持较高的 噪声容忍能力 频率 时间 强度 频率 Packet-A Packet-B f0 f1 f0 f1 Down-Chirp CoLoRa方法原理图
LoRa冲突消除：NScale方法基于信号在时间窗口内分布差异分离冲突冲突解码原理在时域上，不同数据包的Chirp在同一接收窗口内具有不同的时间分布特征接收窗口中不同位置的Chirp信号的振幅缩放的幅度不同非均匀缩放将Chirp的时间分布转化为波峰高度缩放值αi具有相同缩放因子的峰值属于同一数据包将数据包之间微小的时域差异转化为稳定的频域特征3PacketAFrequency非均匀振幅缩放ChirpPacketB②3WVDemodulationWindowFrequencyNScale方法原理图10
10 LoRa冲突消除：NScale 方法 基于信号在时间窗口内分布差异分离冲突 冲突解码原理 𝑖 在时域上，不同数据包的Chirp在同一接收窗口内具有不同的时间分布特征 接收窗口中不同位置的Chirp信号的振幅缩放的幅度不同 非均匀缩放将Chirp的时间分布转化为波峰高度缩放值 𝛼 • 具有相同缩放因子的峰值属于同一数据包 • 将数据包之间微小的时域差异转化为稳定的频域特征 Demodulation Window Packet A Packet B 非均匀振幅缩放Chirp NScale方法原理图