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LoRa调制技术究竟给我们带来了哪些突破

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来源: 作者: 2018-10-19 11:05:36

LoRa调制技术究竟给我们带来了哪些突破?

导读:

LoRa是一种专用于无线电扩频调制解调的技术,它与其他如FSK(频移键控)、GMSK(高斯最小频移键控)、BPSK(二进制相移键控)及其派生的调制方案形成明显的对比。

LoRa是一种专用于无线电扩频调制解调的技术,它与其他如FSK(频移键控)、GMSK(高斯最小频移键控)、BPSK(二进制相移键控)及其派生的调制方案形成明显的对比。它融合了数字扩频、数字信号处理和前向纠错编码技术,拥有前所未有的性能。此前,只有一些军事通讯系统中才会融合这些技术,而随着LoRa的引入,嵌入式无线通信领域的局面发生了彻底的改变。前向纠错编码技术是给待传输数据序列中增加了一些冗余信息,这样,数据传输进程中注入的错误码元在接收端就会被及时纠正。这一技术减少了以往创建“自修复”数据包来重发的需求,且在解决由多径衰落引发的突发性误码中表现良好。一旦数据包分组建立起来且注入前向纠错编码以保障可靠性,这些数据包将被送到数字扩频调制器中。这一调制器将分组数据包中每一比特馈入一个“展扩器”中,将每一比特时间划分为众多码片。LoRa调制解调器经配置后,可划分的范围为64-4096码片/比特。通过使用高扩频因子,LoRa技术可将小容量数据通过大范围的无线电频谱传输出去。实际上,当你通过频谱分析仪测量时,这些数据看上去像噪音,但区别在于噪音是不相关的,而数据具有相关性,基于此,数据实际上可以从噪音中被提取出来。其实,扩频因子越高,越多数据可从噪音中提取出来。在一个运转良好的GFSK接收端,8dB的最小信噪比(SNR)需要可靠地解调信号,采用配置AngelBlocks的方式,LoRa可解调一个信号,其信噪比为-20dB,GFSK方式与这一结果差距为28dB,这相当于范围和距离扩大了很多。在户外环境下,6dB的差距就可以实现2倍于原来的传输距离。为了有效地对比不同技术之间传输范围的表现,我们使用一个叫做“链路预算”的定量指标。链路预算包括影响接收端信号强度的每一变量,在其简化体系中包括发射功率加上接收端灵敏度。AngelBlocks的发射功率为100mW(20dBm),接收端灵敏度为-129dBm,总的链路预算为149dB。比较而言,拥有灵敏度-110dBm(这已是其极好的数据)的GFSK无线技术,需要5W的功率(37dBm)才能达到相同的链路预算值。在实践中,大多GFSK无线技术接收端灵敏度可达到-103dBm,在此状况下,发射端发射频率必须为46dBm或者大约36W,才能达到与LoRa类似的链路预算值。因此,使用LoRa技术我们能够以低发射功率获得更广的传输范围和距离,这种低功耗广域技术正是我们所需的。目前,相对于NB-IoT,LoRa是当前最成熟、稳定的窄带物联通讯技术,其自由组的私有络远优于运营商持续不断收费的NB络,且LoRa一次组终身不需缴费。但是应用LoRa进行物联通讯开发难度大、周期长、进入门槛高。据了解,为降低物联行业创业者进入门槛,协成智慧提供了一整套成熟LoRaWAN源代码+LoRa Gateway关定制方案,极大缩减了创业者在物联链路调通上所耗费的半年周期与巨额开发代价,便于快速切入物联具体应用,打造属于自己的独立物联运营品牌。

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