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lora的背景以及lora参数对通信性能的影响

2019-05-30

　　LoRa代表“Long Range”字样的首字母，是由Semtech(Camarillo，CA，USA)开发的通信技术和协议的组合，其提供比其他LPWAN技术更长的范围。使用LoRa的调制基于扩频技术，以及与前向纠错(FEC)集成的啁啾扩频(CSS)调制的变体。Lora的CSS是对于具有高品质的链路长距离信号传输的关键因素，即使在信号功率达到20分贝比本底噪声降低。LoRa使用独特的频移键控(FSK)来解调低于本底噪声19.5 dB的信号。相比之下，其他网络技术通常只能解调功率高于本底噪声8-10 dB的信号。

　　LoRa的新颖之处在于在物理层分组的前导码部分中的不同啁啾符号之间提供连续相位，这使得能够实现更简单和更准确的定时和频率同步，而不需要用于在LoRa节点中生成稳定本地时钟的昂贵组件。单个LoRa网关可以覆盖数百平方公里。

　　LoRa MAC层或LoRaWAN是LoRa网络的通信协议和系统架构层。它对网络容量，服务质量，各个节点的电池寿命和安全性影响最大。为了隔离LoRa物理层的测试及其在有限带宽上传输图像的能力。

　　LoRa通�？梢灾噶礁霾煌牟�：使用CSS的物理层和链接层。LoRa物理层由许多参数组成，这些参数可配置为6720种不同的设置，以提供多种选择，以确保高质量的链路或消耗更少的能源。LoRa物理层的最关键参数是载波频率(CF)，扩频因子(SF)，带宽(BW)，传输功率(TP)和编码率(CR)。

　　LoRa参数设置及其对通信性能的影响

　　带宽：值为125，...，500。kHz以高速率(1kHz = 1kcps)传输数据需要更高的带宽。但是，增加此参数会降低通信范围和灵敏度。

　　传播因素：值为2 6，...，2 12。芯片符号较高的扩频因子(SF)增加了通信范围，无线电灵敏度和信噪比(SNR)。然而，能量消耗因此增加。

　　编码率：值为4/5，...，4/8。更大的编码速率增加了对解码错误和干扰突发的保护，代价是更长的数据包和更高的功耗。

　　传输功率：值为-4，...，20 dBm。通过以能量消耗为代价增加传输功率来增加信噪比。

　　以下是这些参数的定义：

　　载波频率：CF表示频段中使用的中心传输频率。这可以在137 MHz至1020 MHz之间编程，步长为61 Hz。

　　扩频因子：SF是符号率和码片率之间的比率。它可以在LoRa中设置在6到12之间。对于每个SF，每个符号有2个SF芯片。与增加传输功率相比，SF对能量消耗的影响更大，这增加了通信范围。因此，修改SF在降低能量消耗的同时保持通信范围更有效。较大的SF会增加通信灵敏度和数据比特率，并减少播出时间(TOA)。

　　带宽：BW是可用于传输的频率范围。较大的BW允许以更高的数据速率进行传输，但TOA更短，灵敏度更低。相反，较低的BW可实现更高的灵敏度，但数据比特率更低。

　　编码率：FEC提供抗干扰保护，可通过将CR设置为4 / 5,4 / 6,4 / 7或4/8进行配置。在LoRa中，更强大的抗干扰保护需要更高的CR，这会增加TOA。

　　传输功率：在LoRa中，可以适当调整传输特定数据包所需的功率。

　　其中BW是以Hz为单位的调制带宽，扩频因子与数据速率成正比。

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