何为LoRa?

何为LoRa?

引用

CSDN

1.

https://m.blog.csdn.net/qq_34885615/article/details/141169633

LoRa是一种长距离无线通信技术，广泛应用于物联网领域。它采用独特的扩频调制技术，能够在保持低功耗的同时实现远距离通信。本文将详细介绍LoRa技术的基本概念、与FSK的对比、物理层协议格式以及主要调制参数。

1 简介

LoRa一词取自英文的Long Range两个单词的首字母Lo和Ra，代表距离远的意思。LoRa技术是一种扩频调制技术，这种调制技术是Semtech公司独有的IP。扩频技术是一种用带宽换取灵敏度的技术，Wi-Fi、Zigbee等技术都使用了扩频技术，但是LoRa调制的特点是可以最大效率的提高灵敏度，以至于接近香农定理的极限（如下图所示）。尤其是在低速率通信系统中，打破了传统的FSK窄带系统的实施极限。

如果想多了解一下LoRa，推荐一本书籍《LoRa物联网通信技术》，作者甘泉。

2 LoRa与FSK对比

LoRa可以在环境噪声以下的20dB内工作，而FSK需要在大于环境噪声8dB上工作，如下图：

3 LoRa物理层协议格式

一条完整的物理协议：

Preamble拆解：
Header拆解：
LoRa波形，SFD部分的规定使用down-chirp，占2.25个符号。

4 LoRa主要调制参数

• SF：扩频因子，对码片数量取对数后的数字。
• BW：调制带宽，当前LoRa物理层支持的带宽范围为7.8 ~ 500kHz.
• CR：编码速率，有效编码速率为4/(4+CR)。
• LDRO：低速率优化。

4.1 扩频因子SF

LoRa扩频调制是通过把有效载荷信息中每比特数据用多位码片信息表示来实现的。由于不同的扩频因子之间两两正交，所以在一组收发链路中，扩频因子必须提前预知。除此之外，还要注意在接收机输入端所需的信噪比（SNR）。下表为1%误包率下，LoRa终端节点SX1262芯片解调所需的最小信噪比。

在LoRa接收机中， 由于能够接收负信噪比的信号，因此增加了接收机灵敏度、链路预算以及覆盖距离。较高的扩频因子提供更好的接收机灵敏度，但是以更长的空中传输时间（TOA）为代价。

4.2 带宽BW

增加信号带宽可以提高有效载荷的传输速率，但是在减小发射时间的同时也带来了接收机灵敏度的下降。很多国家对占用带宽都有限制。LoRa调制带宽指的是双边带带宽。

4.3 前向纠错编码率CR

前向纠错(FEC)对于提高存在干扰的链路的可靠性特别有效。因此，可以改变编码速率和抗干扰的鲁棒性来应对不同的信道条件，在发射机端选择的编码速率通过包头header(当存在时)传递给接收机。

更高的编码率提供了更好的抗扰性，但需要更长的传输时间。在正常情况下，CR4/5的因子提供了最佳的折中，在强干扰的情况下，可以使用更高的编码率。

错误校正码不需要被接收器预先知道，因为它被编码在包头部分。

下表为前向纠错编码率，这些有效载荷数据每个字节首先分成半字节（4比特一组）。然后，根据编码速率配置，在1到4冗余纠错位之间选择并追加到每个半字节。调制器编码速率通过CR寄存器进行设置。

4.4 低速率优化LDRO

对于低的数据率(通常是高的扩频因子或低的带宽)和一个需要在空中持续传输几秒钟的有效载荷，此时可以打开低速率优化(LDRO)。这样每个码元对应的比特位数减少为SF-2，以便接收机更好地追踪 LoRa 信号。根据有效载荷大小，当LoRa的码元时间等于或大于16.38ms时推荐使用低数据率优化功能。

5 总结

LoRa技术主要的应用场景是物联网市场，LoRa使用的物理层无线调制技术是线性调制扩频技术（Chirp Spread Spectrum， CSS）的一种，也叫宽带线性调频（Chirp Modulation）技术。相较于传统的FSK（Frequency-shift Keying，频移键控）技术以及其他稳定性和安全性不足的短距离射频技术，LoRa在保持低功耗的同时极大增加了通信范围，且CSS技术数十年前已经广受军事和空间技术通信所采用，具有传输远、抗干扰性强等特点。

本文原文来自CSDN