论文部分内容阅读
LoRa(Long Range)以功耗低、传输远等特点广泛应用在地面物联网中,而低轨卫星物联网是地面物联网的延伸与发展,对此,探寻LoRa技术能否应用在低轨卫星物联网场景下,研究如何将LoRa技术与低轨卫星物联网场景结合,对于LoRa技术及低轨卫星物联网下终端与卫星通信机制的发展有着深远意义。本文主要研究基于低轨卫星物联网的LoRa体系,在仿真得出LoRa调制适用于低轨卫星物联网后,本文结合低轨卫星物联网的特点,分析LoRa协议的适应性,以及针对不适应性提供相应解决方案,另外,设计基于LoRa的低轨卫星物联网传输流程,并对帧格式进行修改。本文的主要工作及创新点如下:1,对现有的LoRa协议进行了较深入的研究,包括LoRa网络架构、帧格式、工作模式、终端安全通信、可用频段等,为LoRa适应性分析与改造提供了依据与素材;2,分析LoRa调制技术能否适用于低轨卫星物联网场景。首先,通过Matlab仿真得出LoRa满足低轨卫星物联网下的吞吐量要求,然后分析不同载频、功率及调制因子对系统性能影响,最后将LoRa调制与BPSK、QPSK调制进行性能对比,结果显示LoRa调制可适用于低轨卫星物联网场景;3,结合低轨卫星物联网体系特点进一步分析LoRa协议的适应性,分析内容包括LoRa的网络架构、工作模式、接入机制及频段等。其中,比较了LoRa几种工作模式的特点,指出Class B模式更适合于当前场景,并对Class B模式的同步寻址、ping随机监听及单播与多播进行深入剖析,给出适应性改造的建议;分析了LoRa的ALOHA接入机制,并通过仿真得出采用自适应速率及占空比等方法可提高LoRa的吞吐量性能。4,基于低轨卫星物联网对LoRa体系进行了一些适应性改造。设计出LoRa在低轨卫星物联网场景下的体系架构,结合低轨卫星物联网的特点,对LoRa的Class B工作模式、重传机制、接入机制等进行适应性改造;考虑同步性、资源分配、功耗等设计出基于LoRa的低轨卫星物联网传输流程,并对帧格式进行修改。