Говоря о технологии беспроводной связи Интернета вещей, каждый должен быть знаком с LoRa, потому что он использует принцип модуляции с расширенным спектром и уникальный механизм исправления ошибок для обеспечения беспроводной передачи на сверхдальние расстояния.Дистанция беспроводной связи больше.

Конечно, в этой статье речь пойдет не о характеристиках LoRa, а о нескольких ключевых параметрах модуляции LoRa.

 

1. Коэффициент расширения (SF)

Расширенный спектр LoRa использует несколько информационных чипов для представления каждого бита информации о полезной нагрузке. Скорость, с которой отправляется информация с расширением, называется скоростью передачи символов (Rs), а отношение между скоростью передачи элементарных посылок и номинальной скоростью передачи символов является коэффициентом расширения, который представляет собой количество символов, отправляемых на один информационный бит. Популярное понимание состоит в том, чтобы представлять один бит данных несколькими информационными чипами.

Чтобы упростить объяснение в цифровой области, если мы согласимся с тем, что 101110 означает, что фактический бит данных равен 1, в приложении должен быть передан допустимый пакет данных, такой как 0xFF, и соответствующее двоичное представление: 1111 1111, тогда информационный чип, который должен быть фактически передан:

 

 

Вышеупомянутый метод позволяет снизить частоту ошибок по битам при передаче, тем самым увеличивая эффективное расстояние связи.Однако, когда количество передаваемых информационных символов одинаково, фактическое количество эффективных передаваемых данных уменьшается.Поэтому, когда другие параметры одинаковы. Чем больше значение параметра SF, тем меньше фактическая скорость передачи данных.

 

Диапазон значений коэффициента распространения LoRa:

 

 

Примечание:

① Приведенная выше таблица взята из технического паспорта SX127x;

② SF=6 можно использовать только в режиме ImplicitHeader;

③ Серия SX126x может поддерживать SF=5.

2. Ширина полосы пропускания модуляции (BW)

Полоса пропускания канала используется для ограничения диапазона частот, разрешенного для прохождения через текущий канал, который можно понимать как полосу пропускания частот.

Частота, разрешенная каналом, обычно составляет от 433,125 МГц до 433,250 МГц, а соответствующая полоса пропускания = 125 кГц.

Согласно теореме Шеннона, увеличение полосы пропускания канала может увеличить эффективную скорость передачи данных, чтобы сократить время задержки в эфире;

 

Теорема Шеннона

Однако из формулы расчета цифровой чувствительности видно, что увеличение полосы пропускания канала снижает чувствительность системы, тем самым сокращая расстояние беспроводной связи.

Чувствительность приема S = 10lg⁡(KTB) + NF + SNR, где B представляет ширину полосы пропускания канала.

  В модуляции LoRa полоса пропускания канала представляет собой двустороннюю полосу пропускания (полную полосу пропускания канала), в то время как BW традиционной модуляции FSK относится к односторонней полосе пропускания или полосе пропускания приема.

 

3. Скорость кодирования (CR)

  В процессе связи LoRa внутри используется технология циклической прямой коррекции ошибок, то есть часть данных в фактическом пакете данных, передаваемом по радиоканалу, используется для декодирования с исправлением ошибок, а отношение эффективной длины данных к фактической Длина передаваемого по воздуху пакета данных называется скоростью кодирования.

Диапазон значений скорости кодирования LoRa и соответствующий коэффициент накладных расходов:

 

 

Примечание. Приведенные выше изображения взяты из технического паспорта SX127x.

  На основании вышеизложенного видно, что использование алгоритма исправления ошибок увеличивает нагрузку на канал и снижает эффективную скорость передачи данных.Однако из-за наличия кода исправления ошибок передача обладает сильной защитой от помех и более высокой надежность.

Говоря об этом, я чувствую, что мне нужно идти глубже, иначе я не смогу отразить свой собственный уровень.

  Взаимосвязь между полосой пропускания сигнала LoRa BW, скоростью передачи символов Rs и скоростью передачи данных DR

 

Скорость чипа Rc:

Как упоминалось ранее, пропускная способность тесно связана со скоростью передачи сигнала, здесь скорость передачи чипа равна значению пропускной способности (единица Гц), то есть:

Rc=BW = |BW|чипов/с

 

Символьная скорость Rs:

Каждый символ имеет 2^SF элементарных посылок, а скорость передачи элементарных посылок равна Rc, поэтому скорость передачи символа Rs равна:

Rs = Rc / 2 ^ SF = BW / 2 ^ SF

 

Скорость передачи данных DR (или битрейт):

DR = Rb (бит/сек) = SF * Rs * CR = SF * (BW/2^SF) * CR

 

4. Оптимизация низкой скорости передачи данных

В сознании многих людей основными параметрами LoRa кажутся только SF, BW и CR.Настройку значения параметра Оптимизация низкой скорости передачи данных легко игнорировать, но в процессе проектирования этот параметр по-прежнему очень важен , особенно в процессе приложения с низкой скоростью и передачей больших пакетов данных, длительная непрерывная передача передатчика может вызвать отклонение частоты системы и снизить вероятность успеха связи.После включения опции оптимизации низкой скорости передачи это может улучшить связь надежность LoRa в условиях низких скоростей секс.

Конкретным условием настройки является то, что когда время передачи одного символа превышает 16 миллисекунд, бит LowDataRateOptimize должен быть включен, и как передатчик, так и приемник должны иметь одинаковую настройку LowDataRateOptimize.

Возьмем, к примеру, BW=500K, SF=9:

 

В это время RS = 500 кГц / 512, TS = 1 / RS = 512/500 кГц = 1 мс

В этом случае нет необходимости включать оптимизацию низкой скорости передачи данных.

Возьмем, к примеру, BW=25K, SF=10:

В это время RS = 25 кГц / 1024, TS = 1 / RS = 1024/25 кГц = 40,96 мс.

В этом случае должна быть включена оптимизация низкой скорости передачи данных.

 

Ebyte Electronic Technology Co., Ltd. специализируется на исследованиях и разработках и производстве модулей беспроводной передачи данных с различными функциями в различных частотных диапазонах.Продукты широко используются в различных сценариях приложений, таких как Интернет вещей, медицинское обслуживание, охранная сигнализация и умные дома. Если у вас есть какие-либо потребности, пожалуйста, обращайтесь по электронной почте: service-ru-@cdebyte.com или посетите веб-сайт: https://www.ru-ebyte.com/