LoRa技术-LoRa调制解调技术

目录

1 说明

2 调制参数

2.1 扩频因子SF

2.2 编码速率CR

2.3 调制带宽BW

2.4 低速率优化

3 LoRa帧结构

3.1 前导码

1）同步字

3.2 可选报头

3.3 有效载荷

3.4 有效载荷CRC

3.5 隐性数据包

4 调制链路

4.1 纠错编码机

4.2 交织器

4.3 扩频序列产生器

4.4 坐标转换器和Delta-sigma调制输出

5 解调链路

6 实际空口发射分析

6.1 码元调制编码

6.2 数据发送实例

1 说明

        本文主要介绍LoRa扩频技术细节，详细的描述了LoRa信号从数据流变为LoRa扩频信号，再从射频信号通过解调变为数据的全过程。内容主要来自《LoRa物联网通信技术》一书，该书是由现任Semtech LoRa中国区应用技术团队leader甘泉所著。

2 调制参数

        可以针对特定的应用优化LoRa调制，依据四个关键的设计参数，每个参数都允许在链路预算、抗干扰能力、频谱占用和名义数据率之间进行权衡。

• 扩频因子SF
• 调制带宽BW
• 编码速率CR
• 低速率优化LDRO

2.1 扩频因子SF

        LoRa扩频调制是通过把有效载荷中每比特数据用多位码片信息表示来实现的。

• 每个码片都是由2^SF个码片组成
• 一个码元承载SF个bit的数据
• 增大SF可使解调所需的信噪比门限值更低，但同时带来的是传输速率的降低。

2.2 编码速率CR

• LoRa调制解调器采用循环误差编码来执行前向误差检查和校正，这样就需要冗余位来填充FEC（前向纠错编码）
• CR为有用位数/总位数，可选范围为4/5~4/8。更高的编码率提供了更好的抗干扰性能，但同时会增大数据的开销。

2.3 调制带宽BW

• LoRa调制带宽是指双边带宽
• 增加信号带宽，可以提高有效数据速率以缩短传输时间，但这是以牺牲部分一接收灵敏度为 代价

2.4 低速率优化

• 对于低数据速率（一般指高SF或者低BW），建议当LoRa的码元（symbol）时间大于或等于16.38ms时，需开启低速率优化LDRO，这样会将每个符号的位数将减少为SF=2的配置，以便接收机更好低跟踪LoRa信号。

• 对于需要在空中传输数秒的长载荷，建议开启低速率优化LDRO，此时会放宽包传输时间内的频率漂移要求至Freq_drift_max的16倍。

        

3 LoRa帧结构

        LoRa数据包包含4部分：

• 前导码
• 可选报头（隐形数据包无此部分）
• 数据有效载荷
• 有效载荷校验