10、LoRa网络：从捕获效应到信道接入的深度解析

LoRa网络：从捕获效应到信道接入的深度解析

1. 解码碰撞包对系统吞吐量的提升

在任何网络中，成功解码一个碰撞数据包都能显著提高系统吞吐量。在存在捕获效应（CE）的情况下，N 个节点系统的总吞吐量可以表示为：
[
\eta_{CE} = G \times [P(\text{no collision}) + P(\text{collision}) \sum_{i = 1}^{G} P(SIR_i > Th)]
]
其中，(P(\text{no collision})) 和 (P(\text{collision})) 分别是接收器处无碰撞和发生碰撞的概率，(Th) 是接收信号的信号与干扰功率比 (SIR_i) 的阈值。

在纯 ALOHA 网络中，若在两个连续帧时间（易受干扰时间 (2T_{air})）内没有其他节点有帧要传输，一个节点才能成功传输一帧。一个节点没有帧要发送的概率是 ((1 - p))，其余 (N - 1) 个节点都没有帧要发送的概率是 ((1 - p)^{N - 1})，在易受干扰时间内 (N - 1) 个节点都没有帧要发送的概率是 ((1 - p)^{2(N - 1)})。那么，一个特定节点单独发送的概率为 (P = p(1 - p)^{2(N - 1)})。

2. 捕获效应实验

2.1 捕获效应的关键因素

前人的实验证明，使用 LoRa 调制可以成功接收并发传输。实验得出需要关注两个重要因素：一是碰撞的开始时间，二是干扰信号强度。当干扰信号的接收信号强度指示（RSSI）等于或低于被干扰信号，且干扰传输在被干扰传输的前导码之后开始时，被干扰的传输可以正确接收。接收器只需无