欣仰邦研发LoRa终端TDMA算法防数据碰撞丢包组网

无线传感网有TDMA 和CSMA 两种基本的MAC 协议方案。欣仰邦LoRa技术实现TDMA算法组网系统，LoRa-TDMA的优点是：低成本实现小规模组网。

基于TDMA的MAC协议实现信道分配的机制简单成熟，它没有CSMA竞争机制的碰撞和重传问题，而是为无线传感器网络中每个节点分配独立的时隙用于数据发送或接收TDMA信号的前导字和CZT(chirp z-transform)算法的高频率分辨率特性,设计了适于低信噪比信号的宽范围载波同步改进算法。

数据传输时不需要过多的控制信息，且节点在空闲时能够及时进入睡眠状态.因而在节点无移动且网络部署情况已知的场景，采用TDMA 方式进行通信，可避免信道冲突以及冲突引起的丢包和能量损耗；

TDMA信号的前导字进行数据辅助(DA)型载波同步,有效地缩小了低信噪比信号的频偏范围;再利用CZT算法进一步缩小频偏范围,最后利用非数据辅助型(NDA)自相关函数法得到精确的载波频偏。改进算法的计算复杂度略高于宽范围自相关函数法,而远低于宽范围LR算法。通过仿真比较,改进算法对低信噪比(SNR)环境(3-6dB)中的信号具有良好且稳定的估计性能。保证数据传输的实时性和可靠性；令节点在不工作期间进入睡眠状态，以保存能量.这些特点很适合无线传感网中的节能要求.

根据时分多址(TDMA)系统的同步特征,利用TDMA运动目标准周期性信号的到达时间,提出了3种在三站时差定位系统中实现目标定位的算法。固定TDMA分配算法能够保证节点数据发送的公平性,但不可能针对当前业务和网络状态进行时隙预留分配,很难实现差别服务和提供支持QoS(服务质量)的机制采用目标运动分析的方法,对TDMA目标位置的可观测性进行分析,提出了目标运动分析时差定位算法,利用目标航迹上多个位置的时差实现目标的定位。适用于TTNT(战术瞄准网络技术)数据链通信系统的动态TDMA时隙分配算法,在高负载的网络环境下,这种算法加入了优先级机制并根据业务量轻重对各节点采取不同的发送策略,对时隙有较高利用率,提高了Ad Hoc(自组织网)网络系统吞吐量。运用目标运动分析测距算法,提出了测距与传统时差定位和目标运动分析时差定位相结合的两种定位算法。3种定位算法充分利用了目标的运动特性,提高了TDMA目标的定位精度,避免了传统时差定位算法中的多解和无解现象。

时分多址(TDMA)系统是一种周期性的突发通信方式。对于通信侦察方,TDMA信号的解调要完成对突发信号的检测、TDMA信号的载波同步和符号同步。

该算法以一种新颖的方式在固定TDMA的基础上叠加了优先级竞争机制,既有最差性能保障,又有较高信道利用率。通过采用一种特殊的帧结构,欣仰邦LoRa-TDMA算法还可以避免信令分组的碰撞,是一种有效而又可靠的广播动态时隙分配TDMA算法。仿真结果表明,无论在吞吐量还是迟延方面表现出更好的性能。

本方案是对无线传感网的MAC协议方案进行的设计. TDMA 调度方案在时隙分配上，采用依据即时信息，动态改变帧长的方式，提高了信道利用率；在调度方法上，采用计数器管理方式，简化了调度复杂性，节约了能量的消耗。同时，它合适LoRa的数据传输量特性：网络容量有限，延时随节点数目线性增长。如下图所示，当N=10时，某节点需要等待(10 x slot)时长，才允许上报；当N=100时，则需要等待(100 x slot)时长，才允许上报。