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什么是LoRa扩频技术 LoRa扩频原理解析
  近两年,在水、电、气表领域提到最多的莫过于“物联网”这个词语了。其实,对于物联网复杂的应用场景来说,要考虑的因素很多,包括成本、速率、寿命、移动性和覆盖范围等等,绝对不是某项单一技术标准就可以称霸天下的。而“LoRa”扩频技术,就是一项和NB-IoT激烈竞争的LPWAN技术。

LoRa扩频技术

 
 什么是LoRa扩频技术

  首先来看看几个关于LoRa扩频技术的名词:
 

  扩频因子(SF)

  LoRa扩频调制技术采用多个信息码片来代表有效负载信息的每个位。扩频信息的发送速度称为符号速率(Rs),而码片速率与标称符号速率之间的比值即为扩频因子,其表示每个信息位发送的符号数量。LoRaTM调制解调器中扩频因子的取值范围见下表。扩频因子为6时,LoRa的数据传输速率最快。
 

  注意:因为不同的SF之间为正交关系,因此必须提前获知链路发送端和接收端的SF。另外,还必须获知接受机输入端的信噪比。。在负信噪比条件下信号也能正常接收,这改善了LoRa接受机的林敏度,链路预算及覆盖范围。
 

  扩频调制带宽(BW)

  增加带宽,可以提高有效数据速率以缩短传输时间,但是会牺牲接收灵敏度。
 

  LoRa信号带宽BW、符号速率Rs和数据速率DR的关系
 

  LoRa符号速率Rs可以通过以下公式计算:

  Rs=BW/(2^SF)

  每Hz每秒发送一个码片。
 

  LoRa数据速率DR可以通过以下公式计算:

  DR=SF*( BW/2^SF)*CR
 

  LoRa扩频技术一经推出,就凭借它惊人的灵敏度(-148dbm)、强悍的抗干扰能力、出色的系统容量表现,赢得了广泛的关注。说通俗点,LoRa扩频技术改变了传输功耗和传输距离之间的平衡,彻底改变了嵌入式无线通信领域的局面。它给人们呈现了一个能实现远距离、长电池寿命、大系统容量、低硬件成本的全新通信技术,而这正是物联网(IoT)所需要的。
 

LoRa扩频原理

  扩频通信原理

  常规的数字数据通信原理是使用与数据速率相适应的尽可能小的带宽。这是因为带宽数是有限的,而且有很多的用户要分享。
 

  扩频通信的原理是尽可能使用最大带宽数, 同样的能量在一个大的带宽上传播。
 

  这里扩频带宽的很小部分与常规无线信号相干扰, 但常规无线信号不影响扩频信号,这是因为两者相比常规信号带宽很窄。
 

  为何使用扩频技术

  一、扩大带宽、减少干扰

  当扩频因子为1时,数据1就用“1”来表示,扩频因子为4时,可能用“1011”来表示1,这样传输的时候可以降低误码率也就是信噪比,但是却减少了可以传输的实际数据,所以,扩频因子越大,传输的数据数率就越小。
 

  二、根据对速率的不同要求分配不同数量的码道,提高利用率

  扩频因子还有另一个用途,那就是正交码(OVSF: Orthogonal Variable Spreading Factor ,正交可变扩频因子),通过OVSF可以获得正交的扩频码,扩频因子为4时有4个正交的扩频码,正交的扩频码可以让同时传输的无线信号互不干扰,也就是说,扩频因子为4时,可以同时传输4个人的信息。

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