LoRa技术-什么是LoRa_lora带宽和频偏

目录

1 概述

2 技术特点

2.1 通信距离远

2.2 抗干扰能力强

2.3 低功耗

2.4 抗频偏（抗多经，抗多普勒）

1） 抗多径效应

2）抗多普勒效应

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1 概述

        LoRa是创建长距离通信连接的物理层无线调制技术，属于CCS（线性调制扩频技术）的一种，工作频段范围在Sub-1GHz以下。相较于传统的FSK等技术，LoRa在保持低功耗的同时极大地增加了通讯距离，且具备抗干扰性强等特点。另外，LoRa调制扩散因子本质上是正交的。这意味着使用不同的传播因子调制并同时在同一频率信道上传输的信号不会相互干扰。相反，不同传播因子的信号只是相互之间的噪声。

2 技术特点

        LoRa技术是一种扩频调制技术，也称为Chirp调制，该技术是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等都使用了扩频技术，但LoRa调制的特点是接近香农定理的极限，最大效率地提高灵敏度。相比于传统FSK技术，在相同的通信速率下，LoRa比FSK灵敏度好8~12dBm。

        LoRa技术有如下有点：

2.1 通信距离远

        就范围而言，单个基于LoRa的网关可以在农村地区超过10英里（15公里）的距离上接收和传输信号。即使在密集的城市环境中，消息也能够传播长达三英里（五公里），具体取决于终端设备（终端节点）位于室内的深度。

        另外，需介绍的是，在2019年1月底TTN大会上，实现了地面和卫星的LoRa通信，有兴趣的朋友可以去搜寻了解该事情。

2.2 抗干扰能力强

        LoRa能实现远距离传输，除了灵敏度的优势外，还有一个因素就是超强的抗干扰能力。LoRa具备低于噪声20dB依然可以通信的抗干扰能力。

        此外，LoRa针对突发性的随机干扰也具备非常好的抵抗能力，面对突发长度

2.3 低功耗

        LoRa调制具备不依赖于窄带，重传，编码冗余的特点，因此该调制效率极高，工作电流非常低，其静态电流<1uA；接收电流<5mA；发射功率17dBm时电流只有45mA。

        同时LoRa具有信道活动检测（CAD）功能，即短时间监听附件是否有指定频率和扩频因子的LoRa信号，重要的是该唤醒信号可以低于噪声（有效的避免误唤醒）。LoRa CAD整个过程需要2个Symbol的时间，其中约1个Symbol接收，1个Symbol时间用于计算并且电流只为接收时的一半。

2.4 抗频偏（抗多经，抗多普勒）

1） 抗多径效应

        在高楼林立的大城市中，多径效应很明显，传输点之间存在非常多的无线可达路径（衍射，反射等），信号由于多径叠加会严重失真。经测试，LoRa在这样的环境中依然可以保持稳定传输

2）抗多普勒效应

        移动的物体会带来多普勒频移，而频率的移动对无线接收机提出了很大挑战。比如在高铁350km/h的时速下，对于900Mhz频段信号带来约±300Hz的中心频率偏差。对于LoRa接收机，多普勒频移导致LoRa脉冲中的频移，在基带信号的时间轴中引入相对可忽略的频移。

        这么说吧，LoRa可以支持的移动速度超过第三宇宙速度16.7km/s，在地球上就无需考虑多普勒效应可能带来的问题。（具体计算方式后续文章会写道）

参考文献

        《LoRa物联网通信技术》- 清华大学出版社