lora知识点

这是一篇关于lora知识点的思维导图，snr：信噪比值，有用信号功率/无用信号功率（1）lora的snr典型值范围是-20~+10dB，snr越接近+10dB表示接收的信号损耗很少（2）llcc68的扩频因子最大只能设置11所以最大snr是17.5dB。

lora

• lora相关参数
  • 调制带宽 Band Width（BW）
    • 解释： （1）信道带宽用于限定允许通过当前信道的频率范围，可以理解为一个通带。 （2）一个信道允许的频率通常为433.125MHZ~433.250MHZ，则对应BW=125KHZ。 （3）根据香农定可知，增加信道带宽可以提高有效数据速率以缩短空中延迟时间；但通过数字灵敏度计算公式可知，增加信道带宽会降低系统灵敏度，从而缩短无线通信距离。
    • 带宽选择：7：125KHZ、8：250KHZ、9：500KHZ
  • 扩频因子 Sperading Factor（SF）
    • 解释： （1）扩频因子就是在发送和接收的时候每一个bit用多少个码片来代表。 （2）比如SF = 5时 32个码片可以承载5bit数据，这样可以有效的降低干扰，减小误码率。 （3）发送信号将调制带宽BW划分为2^SF个频率段的码片（Chip） （4）每2^SF个码片组合成一个码元（Symbol），一个码元（Symbol）承载SF个bit数据 （3）扩频因子越小传输速度越快、接收灵敏度越低、通信距离越近；扩频因子越大传输速度越慢、接收灵敏度越高、通信距离越远
    • 扩频因子范围：5~11
      • 5：32码片、最小解调信噪比：-2.5dB
      • 6：64码片、最小解调信噪比：-5dB
      • 7：128码片、最小解调信噪比：-7.5dB
      • 8：256码片、最小解调信噪比：-10dB
      • 9：512码片、最小解调信噪比：-12.5dB
      • 10：1024码片、最小解调信噪比：-15dB
      • 11：2048码片、最小解调信噪比：-17.5dB
  • 编码率 code rate（CR）
    • 解释： （1）LoRa通信过程中，其内部使用了循环向前纠错技术，即实际空中传输的数据包中，有一部分数据用于纠错解码，其中有效数据长度与实际传输数据包长度的比值称为编码率。 （2）基于上述可知，使用纠错算法会增加链路开销，降低有效数据传输速率，但由于纠错编码的存在，使得抗干扰能力强、可靠性更高。
    • 编码率选型
      • 编码率：1、有用位数/总位数：4/5、开销率（原有数据上多了25%的纠错编码）：1.25
      • 编码率：2、有用位数/总位数：4/6、开销率（原有数据上多了50%的纠错编码）：1.5
      • 编码率：3、有用位数/总位数：4/7、开销率（原有数据上多了75%的纠错编码）：1.75
      • 编码率：4、有用位数/总位数：4/8、开销率（原有数据上多了100%的纠错编码）：2
  • 低速率优化（LDRO）
    • （1）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。 （2）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。
  • snr：信噪比值，有用信号功率/无用信号功率 （1）lora的snr典型值范围是-20~+10dB，snr越接近+10dB表示接收的信号损耗很少 （2）llcc68的扩频因子最大只能设置11所以最大snr是17.5dB
  • 计算
    • 码片速率
      • 单位：chips
      • 解释：：等效与每1HZ带宽上每秒发送一个码片,所以码片速率等于BW
      • BW = 125KHZ
      • 码片速率 = 125000 chips/sec
    • 码元/符号速率
      • 单位：symbols
      • 公式：Rs = BW / （2 ^ SF）
      • 举例：假如BW = 125KHZ， SF = 5 ，那么Rs = 125000 / (2 ^ 5) = 3906.25 symbols / sec
    • 数据速率
      • 一个码元（Symbol）承载SF个bit数据，同时结合编码速率CR，可以推导出载荷数据速率
      • 计算公式：DR = SF *（ BW / 2^SF ）* （4 / （4 + CR））
        • SF：一个码元能承载的bit数量
        • （ BW / 2^SF ）：一个码元的速率
        • （4 / （4 + CR））：原有数据上多出来的百分比纠错编码，相对速率来说需要降低多少百分比
      • 举例：BW = 125KHZ , SF = 7 , CR = 1：DR = 7 * （125000 / 2 ^ 7）*（4 / （4 + 1）） = 5468.75 位速率/s
    • 接收灵敏度
      • 接收模式下能解调最小信号的灵敏度
      • 根据官方手册计算公式：S = −174 + 10 × log 10 (BW) + NF + SNRlimit
        • 接收灵敏度单位dBm
        • BW单位是Hz，
        • 接收机噪声系数（NF），单位是dB，NF只受硬件性能影响
      • 举例： BW = 125KHZ，SF=5，SNRlimit=−2.5dB，NF = 6 S= -174 + 10 × 1og10(125000) + 6 - 2.5 S = -174 + 51 + 6 - 2.5 S= 119.5dB
• lora帧结构
  • （1）前导码
    • 由未经调制长度可调的码元（10~65535码元）和结束标记组成，结束标记长度固定为4.25码元
  • （2）可选报头（隐性数据包无此部分）
    • （1）该报头是可选的，如果使能，数据包就是显性数据包。 （2）报头包含两部分：Header和报头自身的CRC校验，固定以CR=4/8传输 （3）Header提供了如下信息：有效载荷字节数，编码速率CR，有效载荷CRC类型
    • 隐性数据包： （1）相比默认数据包，差别是不带显性报头部分 （2）一般用于发射和接收方都提前知道有效载荷长度，编码率CR以及有效载荷CRC，可以通过隐性数据包模式来减少传输时间。需要双方都提前配置好相同的参数
  • （3）数据有效载荷
    • 即实际用户需传输的数据，最大255字节
  • （4）有效载荷校验
    • 可灵活选择多项式和初值
• 输出功率
  • 范围：-9~22dB，步进1dB