lora技术原理(lora无线通讯技术的特点

不像其他无线技术,如zigbee、NB-IOT、WiFi、蓝牙等。Lora无线技术因其出色的接收灵敏度而得到广泛应用。Lora数据包有三个关键参数:前导码、可选报头和数据有效载荷。接下来,简单描述这三个参数。

00-1010前同步码用于保持接收器与输入数据流同步。默认情况下,数据包包含长度为12个符号的前导码。前同步码长度是一个可以编程的变量,因此可以扩展前同步码的长度。传输前同步码的长度可以通过将前同步码寄存器的长度设置在6到65536之间来改变,实际传输前同步码的长度范围是6 4到65535 4个符号。接收机周期性地执行前导检测。接收机的前同步码长度应该与发射机的一致。如果前同步码长度未知或可能改变,接收器的前同步码长度应设置为最大值。

二、表头

根据选择的操作模式,可以选择两个标题。在RegModemConfig1寄存器中,通过设置ImplicitHeaderModeOn位来选择报头类型。

显式标题模式:

显式标头模式是默认操作模式。在这种模式下,报头包含关于有效载荷的信息,包括:

有效载荷长度,以字节为单位;前向纠错码率;是否开启可选的16位加载循环冗余校验。报头根据最大纠错码(4/8)发送。此外,报头还包含自己的循环冗余校验,这使得接收器能够丢弃无效的报头。

隐式标题模式:

在某些情况下,如果有效载荷长度、编码速率和循环冗余校验是固定的或已知的,那么调用隐式报头模式来缩短发送时间会更有效。在这种情况下,需要手动设置无线链路两端的有效载荷长度、错误编码率和循环冗余校验。

注意:如果扩频因子SF设置为6,则只能使用隐式报头模式,下面将详细解释扩频因子。

一、前导码

LoRa调制解调技术(以下简称LoRa)采用专有调制解调方案,将扩频调制与循环纠错编码技术相结合。与传统调制技术(FSK或OOK)相比,该技术扩大了无线通信链路的覆盖范围,提高了链路的鲁棒性。并且具有更强的抗干扰性能。同信道抑制GMSK干扰信号的能力可达20dB,因此在频谱利用率高的频段和混合通信网络中使用LoRa,便于网络中原有调制方案失效时扩大覆盖范围。开发者通过调整扩频因子、调制带宽和编码速率三个关键设计参数来优化LoRa,可以平衡链路预算、抗干扰、频谱占用率和标称数据速率。

三、LoRa调制解调

LoRa扩频使用多个信息码片来表示有效载荷信息的每个比特。扩频信息的传输速度称为符号率(Rs),码片率与标称符号率之比就是扩频因子,它表示每信息比特传输的符号数。在负信噪比条件下,信号可以正常接收,提高了灵敏度、链路预算和覆盖范围。然而,不同扩频因子之间的关系是正交的,所以发射机和接收机的扩频因子必须一致。

从上表可以看出,当扩频因子为12时,仍然可以在-20dB接收数据包,这表明扩频因子越大,灵敏度越高,发送速度越慢。

四、扩频因子

LoRa使用循环纠错编码进行前向检错和纠错,但会产生传输开销。每次传输产生的数据开销如下:

编码速率越高,前向纠错能力越强,链路抗干扰能力越强,但传输开销会增加,从而增加传输时间。

五、编码率

信号中包含的频率成分可以从信号频谱中观察到。信号中谐波的最高频率和最低频率之差,即信号的频率范围,定义为信号的带宽。信号的频率范围越大,信号的带宽就越宽。

从上表可以看出,增加信号带宽会增加传输的标称比特率,这表明增加信号带宽可以有效提高数据速率

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风君子

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