10、LoRa网络的性能优化与信道接入机制

LoRa网络的性能优化与信道接入机制

一、捕获效应与系统吞吐量

在无线网络中，成功解码碰撞数据包中的一个可以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用以下公式表示：
[
\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碰撞的概率，(Th)是接收信号的信号干扰比(SIR_{i})的阈值。

在纯ALOHA网络中，若一个节点在两个连续帧时间（易受干扰时间(2T_{air})）内没有其他节点有帧要发送，那么该节点可以成功传输一个帧。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)})。因此，特定节点单独传输的概率为(P = p(1 - p)^{2(N - 1)})。

二、捕获效应实验

2.1 实验背景与相关结论

前人通过实验证明了使用LoRa调制实现并发传输成功接收的可能性。他们指出需要关注两个重要因素：碰撞的开始时间和干扰信号强度。当干扰信号的接收信号强度指示（RSSI）与被干扰信号相同或更低，且干扰传输在被干扰传输的前导码之后开始时，被干扰传输可以正确接收。接收器只需无碰撞地接收前导码的六个符号就可以与发射节