【摘 要】
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针对物联网的低功耗、低成本及远距离传输的需求,低功耗广域网（Low-Power Wide-Area Network,LPWAN）技术逐渐崭露头脚。LoRa（Long Range）作为最具发展前景的LPWAN技术之一,获得了广泛关注。LoRa技术旨在支持大规模物联网（massive Internet-of-Things,m Io T）中大量节点的并发传输。但受信道数和传输参数的限制,目前的LoRa技
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针对物联网的低功耗、低成本及远距离传输的需求,低功耗广域网（Low-Power Wide-Area Network,LPWAN）技术逐渐崭露头脚。LoRa（Long Range）作为最具发展前景的LPWAN技术之一,获得了广泛关注。LoRa技术旨在支持大规模物联网（massive Internet-of-Things,m Io T）中大量节点的并发传输。但受信道数和传输参数的限制,目前的LoRa技术难以满足m Io T中大量节点有效并发传输的需求。为此本文主要研究LoRa上行系统中基于虚拟MIMO（Multiple-Input Multiple-Output,多输入多输出）的资源分配方案,旨在提升LoRa系统的并发传输性能。具体地:1)本文提出了一种适用于LoRa单信道上行传输的节能自适应虚拟MIMO传输方案。由于LoRa信号信噪比较低时,多个具有相同扩频因子（SF,Spreading Factor）节点并发传输时所引入的节点间干扰,会加剧系统性能的恶化,甚至导致接收端信号不能正确解码。基于此,本文提出一种自适应SIMO（Single-Input Multiple-Output,单输入多输出）和虚拟MIMO切换传输方法,并联合扩频因子配置和节点发射功率控制,来进一步优化LoRa系统性能。2)本文提出了一种用于LoRa多信道上行传输的信道资源分配和自适应虚拟MIMO传输方案。该方案考虑了不同SF配置下LoRa信号的不完全正交性,以最大化系统能效和（S-EE,Sum-Energy Efficiency）为目标,并考虑节点的数据速率约束,来优化系统的整体资源。具体地,该方案从用户配对和用户-信道分配两方面来完成问题优化,并进一步提出了一种次优的低复杂度用户配对方案。根据实际场景需求,考虑每个信道上不同数据速率的要求,本文也进一步给出了二次分配联合SF调整的用户-信道分配方案。仿真结果验证了所提方法的有效性。
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