一文读懂LoRa通信：频段对比、穿墙绕射解析与STM32WL典型方案

一、LoRa 通信基础：从技术原理到核心优势

1.1 LoRa 是什么？低功耗广域网的核心技术

LoRa（Long Range）是一种基于线性调频扩频（CSS）技术的低功耗广域网（LPWAN）解决方案，由 Semtech 公司开发。其核心优势在于远距离通信（空旷环境可达 15km+）、低功耗（终端电池寿命 5-10 年）和高抗干扰性，适合物联网设备在复杂环境下的连接。

技术对比表：LoRa vs 传统短距离通信技术

指标	LoRa	蓝牙（BLE）	Wi-Fi（2.4G）	Zigbee
工作频段	Sub-GHz（433/470/800MHz 等）	2.4GHz	2.4G/5GHz	2.4GHz
通信距离	1-15km	10-100m	50-300m	50-200m
功耗	超低（μA 级休眠电流）	低（mA 级）	高（50mA+）	低（mA 级）
穿墙能力	强（穿透 2-3 层混凝土墙）	弱	中等	弱
典型应用	远程抄表、环境监测	智能穿戴	家庭联网	智能家居

1.2 LoRa 频段分类：433/470/800MHz 与 Sub-GHz 的关系

Sub-GHz 泛指 300MHz-1GHz 频段，是 LoRa 的主要工作频段，其中 433MHz、470MHz、800MHz 是中国及全球主流频段：1. 433MHz：全球免授权频段，绕射能力最强，适合农村、山区等开阔场景

2. 470MHz：中国专用频段（470-510MHz），合规性强，城市环境表现优异

3. 800MHz：部分国家授权频段，数据速率较高，适合密集城区短距离高速传输

二、LoRa 主流频段深度对比：433/470/800MHz 性能解析

2.1 频段基础特性对比：波长决定传播本质

在 LoRa 通信体系中，频段的选择如同为通信网络搭建基石，不同频段的特性直接决定了通信的质量、范围和稳定性。433MHz、470MHz、800MHz 频段各有千秋，从基础特性上就展现出明显差异，而这些差异又与它们的波长紧密相关，因为波长在很大程度上决定了信号传播的本质。

频段	433MHz	470MHz	800MHz	Sub-GHz（泛指）	BLE/Wi-Fi 2.4G
波长	69.2cm	63.8cm	37.5cm	30-100cm	12.5cm
中国法规	免授权，≤10dBm	备案制，≤20dBm	部分授权	-	免授权
典型带宽	125/250kHz	125/250kHz	125/500kHz	-	20/40MHz
理论穿透	★★★★☆	★★★☆☆	★★☆☆☆	-	★☆☆☆☆
绕射能力	最强（绕过树木 / 建筑）	中等	较弱	-	最弱

从波长角度来看，433MHz 频段的波长达到 69.2cm，较长的波长赋予了它最强的绕射能力。这意味着在遇到树木、小型建筑物等障碍物时，433MHz 信号能够更好地绕过这些障碍物继续传播，就像水波遇到小礁石时能轻松绕过一样。而 470MHz 频段，波长为 63.8cm，绕射能力稍逊于 433MHz，但仍保持中等水平。800MHz 频段的波长缩短至 37.5cm，信号在传播过程中遇到障碍物时，更容易被阻挡或反射，绕射能力相对较弱。至于 BLE/Wi-Fi 2.4G，波长仅 12.5cm，是上述频段中最短的，其绕射和穿透能力也是最弱的。在室内环境中，如果有较多的墙体或家具阻挡，2.4G 信号很容易就会被大幅削弱。

在法规方面，433MHz 是全球免授权频段，使用门槛较低，这使得它在各类物联网应用中被广泛采用，尤其是在对成本和法规要求较为敏感的场景中。但发射功率被限制在≤10dBm，以避免对其他设备造成过多干扰。470MHz 是中国专用频段，采用备案制，发射功率可达到≤20dBm ，在满足合规性要求的前提下，相对较高的发射功率可以提供更好的信号覆盖和穿透能力，在城市等复杂环境下具有一定优势。800MHz 频段在部分国家是授权频段，使用前需要获取相应的授权许可，这在一定程度上限制了其应用范围，但也保障了频段使用的规范性和稳定性。

带宽方面，433MHz 和 470MHz 典型带宽为 125/250kHz，这种相对较窄的带宽虽然在数据传输速率上可能不及高频段，但却有助于降低信号干扰，提高通信的可靠性，非常适合物联网中大量低速率、小数据量的设备通信需求，如智能水表、电表等。800MHz 频段除了常见的 125kHz 带宽外，还支持 500kHz 带宽，在需要较高数据传输速率的场景下，如智能交通中的短距离快速数据交互，能够发挥出其优势。BLE/Wi-Fi 2.4G 则拥有 20/40MHz 的较宽频段，这使得它们能够支持高速数据传输，满足像视频流传输、文件快速下载等对带宽要求较高的应用场景，但也更容易受到干扰。

理论穿透能力上，433MHz 凭借其较长波长，穿透能力最强，可标记为★★★★☆。它能够较好地穿透一些较薄的墙体和障碍物，在一些需要信号深度覆盖的场景，如地下停车场、地下室等，433MHz 频段的 LoRa 设备表现出色。470MHz 穿透能力为★★★☆☆，虽然比 433MHz 略弱，但在大多数城市环境中，依然能够满足物联网设备在不同楼层、不同房间之间的信号传输需求。800MHz 频段穿透能力标记为★★☆☆☆，由于波长较短，在遇到较厚的墙体或密集的建筑物时，信号衰减较为明显，穿透效果相对较差。BLE/Wi-Fi 2.4G 频段穿透能力最差，标记为★☆☆☆☆，在多层建筑或复杂的室内环境中，信号很难有效穿透多堵墙体进行传播。

2.2 通讯距离实测对比：从开阔地到密集城区

为了更直观地了解不同频段在实际应用中的通信距离表现，我们进行了一系列的实测。测试环境涵盖了开阔地、郊区、城市密集区和室内等多种典型场景，这些场景代表了物联网设备在不同环境下的使用情况，通过对比不同频段在这些场景中的通信距离，能够为实际项目中的频段选择提供有力依据。

测试条件：

设备参数：SF=12，发射功率 = 17dBm，5dBi 全向天线。选择 SF=12 是因为它在保证通信可靠性的同时，能够提供较低的传输速率和较高的接收灵敏度，适合长距离通信场景。发射功率设定为 17dBm，这是在满足法规要求且保证设备正常工作的情况下，一个较为常用的发射功率值。5dBi 全向天线则能够在各个方向上均匀地辐射和接收信号，模拟大多数实际应用中设备的天线配置。

环境分类：开阔地（平原）、郊区（少量建筑）、城市（高楼密集）、室内（单层混凝土墙）。不同的环境对信号传播的影响差异巨大，开阔地几乎没有障碍物，信号传播条件最为理想；郊区有少量建筑物，会对信号产生一定的阻挡和反射；城市密集区高楼林立，信号传播受到严重干扰；室内环境则存在墙体等障碍物，且空间相对封闭，信号衰减更为复杂。

场景

433MHz 距离（km）

470MHz 距离（km）

800MHz 距离（km）

BLE 距离（m）

Wi-Fi 2.4G 距离（m）