LoRa网络信道检测与失败重发机制

1.1基本思想

本网络防碰撞算法主要基于非时隙CSMA/CA算法，非时隙CSMA/CA算法中没有RTS-CTS消息机制，在数据帧较短的情况下能够提高网络传输效率，因此较适用于对于网络的传输效率和实时性有一定要求的LoRa™无人机网络。

在本网络的防碰撞机制中，首先要进行空闲信道活动检测(Clear Channel Assessment, CCA)，信道活动检测会检测无线信道上的LoRa™数据包前导码，如果没有检测到LoRa™前导码，则说明信道空闲，可以开始数据传输。反之，如果检测到了前导码，则说明当前信道已被其他设备占用，此时，当前设备会进行随机延迟退避，然后继续进行CCA检测，直到数据包成功发送或者超出最长退避时间，在超出最长退避时间后，会再进行一次随机退避，然后进行重试，直到重试次数为零方认为发送失败。整体流程如图1-1所示。

图1-1 LoRa™无人机网络防碰撞算法流程图

 

1.2信道检测机制

在LoRa™通信中，由于采用了扩频调制技术，在存在低于接收机底噪声的信号在使用信道时，使用RSSI值来判断信道是否干净无疑是行不通的，为了解决这个问题，可使用信道活动检测器来检测其他LoRa™信号。

信道活动检测(CAD)是以尽可能高的功耗效率检测无线信道上的LoRa™前导码，在CAD模式下，SX1278快速扫描频段，以检测LoRa™数据包前导码，它与RSSI值无关，即使信号强度低于接收机底噪，仍然能够将LoRa™信号检测出来，因此其对于信道检测的可靠性要远远高于直接检测RSSI的方式，其处理流程图如图1-2所示。

图1-2 信道活动检测(CAD)流程图

1.3发送失败重发机制

    如果在超出CCA重试次数之后信道检测仍然失败，则认为本次发送失败，会将待发送数据写入发送失败缓冲区，由主程序按一定的时间周期进行重发（每一次重发过程仍然会先进行CCA检测）。写入到发送失败缓冲区中的数据会由RTC控制，在每隔一秒的延迟后进行重发，每进行一次数据重发，重发次数（现固定为4次）减一，直到重发次数为零才会最终认为发送失败，丢弃此数据帧，发送失败后的处理流程如图1-4所示。

图1-3 发送失败处理流程