环境能量收集供能的 LoRa 网络中的最小吞吐量最大化
最优化与控制
2019-05-13 v1 信号处理
摘要
本文研究了低功耗广域网（LPWAN）中的上行传输，其中用户由从环境收集的能量自供能。为展示其在支持多样化物联网（IoT）应用方面的潜力，我们聚焦于远距离（LoRa）网络，其中 LoRa 用户利用收集的能量通过不同扩频码向网关传输数据。确切地说，我们通过联合优化扩频因子（SF）分配、能量收集（EH）时长以及 LoRa 用户的发射功率，研究 LoRa 用户的吞吐量公平性优化问题。首先，通过考察用户间碰撞的各种排列，我们推导了 LoRa 用户间数据包碰撞时间的一般表达式，其依赖于 SF 和 EH 时长需求。然后，在回顾先前 SF 分配工作后，我们开发了两类算法，它们要么确保公平的 SF 分配，要么刻意采用“不公平”的 LoRa 用户分配方案。我们的结果揭示了三个新发现。首先，我们证明，为使最小速率最大化，不公平 SF 分配算法优于其他方法。其次，考虑到所推导的同时用户间数据包碰撞表达式，我们现能够改善 LoRa 用户最小速率的性能，并表明其不受发生于不同 SF 用户间的 SF 间干扰影响。即，不完美的 SF 正交性对最小速率性能无影响。最后，我们观察到同 SF 干扰是吞吐量性能的主要限制，而非能量匮乏。
引用
@article{arxiv.1905.04007,
title = {Minimum Throughput Maximization in LoRa Networks Powered by Ambient Energy Harvesting},
author = {Fatma Benkhelifa and Zhijin Qin and Julie McCann},
journal= {arXiv preprint arXiv:1905.04007},
year = {2019}
}