记录lora以及lorawa关键射频参数

1. LoRa LoRaWAN LPWAN 三者区分

2. LoRaWAN网路架构的特点

• 终端点的通讯是双向的 (bi-directional)
• LoRaWAN 数据速率可以从 0.3 kbps 到 50 kbps
• 扩频技术 (同一Channel中，以不同的SF切割通道做multiple access，但会影响数据传输率)
• 网关 (gateway) 负责桥接 (bridging) 节点的数据，同时也作为与后端服务连结的网路伺服器 (IP 网路)
• 自适应速率 (adaptive data rate, ADR)
• LoRaWAN 的网路伺服器可为个别装置设定数据速率，以最佳化电池效率及网路容量
• LoRaWAN 使用扩频调制技术，可解调低于20 dB的噪声，这确保了高灵敏度和可靠的网络连接
• 采用不同扩频因子就可以改变扩频系统的传输速率，且可变的扩频因子提高了整个网络的系统容量
• 采用不同扩频因子的信号可以在一个信道中共存。与固定速率的FSK系统相比，LoRa协议的星形拓扑结构消除了同步开销和跳数，因而降低了功耗。

3.关键参数

​通过调整关键参数：最终在带宽占用、数据速率、链路预算改善以及抗干扰性之间达到最佳平衡，总的来说：最重要的是扩频因子(SF)，编码率(CR)，带宽(BW)，信噪比(SNR)，接收的信号强度指示(RSSI)，等效全向辐射功率(EIRP)，速率自适应(ADR)，正交可变扩频因子(OVSF)

• 定义

  • 扩频因子 SF (Spreading Factor)

    当扩频因子为1时，数据1就用“1”来表示，扩频因子为4时，可能用“1011”来表示1；这样传输的目的是降低误码率也就是信噪比，但是却减少了可以传输的实际数据，所以，扩频因子越大，传输的数据数率就越小。简而言之：扩大带宽、减少干扰

    当扩频因子为4时，有4个正交的扩频码，正交的扩频码可以让同时传输的无线信号互不干扰，也就是说，扩频因子为4时，可以同时传输4个人的信息。简而言之：根据对速率的不同要求分配不同数量的码道，提高利用率

    扩频因子越大，传播时间越长，传播距离越广，传输的数据数率（比特率）就越小;

    LoRa扩频因子取值范围：

  • 符号速率 SR (Symbol Rate)

    扩频信息的发送速度称为符号速率（Rs），码片速率与标称的Rs比值即为扩频因子（SF，Spreading Factor），表示了每个信息位发送的符号数量。

    LoRa符号速率Rs计算公式： $$RS=\frac{BW}{2^{SF}}$$

  • 数据速率 DR (Data Rate)

    数据传送速率为单位时间内在数据传输系统中的相应设备之间传送的比特、字符或码组平均数。在该定义中，相应设备常指调制解调器、中间设备或数据源与数据宿。单位为比特/秒（bit/s）、字符/秒或码组/秒。

    LoRa数据速率DR计算公式：

• 编码率 CR (code rate)

  编码率：数据流中有用部分(非冗余)的比例，如果编码率是k/n，则对每k位有用信息，编码器总共产生n位的数据，其中n-k是多余的。

  LoRa采用循环纠错编码进行前向错误检测与纠错，使用该方式会产生传输开销。

  编码率(RegTxCfg1)	循环编码率	开销比率
  1	4/5	1.25
  2	4/6	1.5
  3	4/7	1.75
  4	4/8	2

  在存在干扰的情况下，前向纠错能有效提高链路的可靠性。由此，编码率(抗干扰性能)可以随着信道条件的变化而变化—可以选择在报头中加入编码率以便接收端能够解析。

• 发射功率

  提高通信距离常用的办法是提高发射功率，同时也带来更多的能耗。

• 调制带宽 BW (Band Width)

  带宽就是单位时间内的最大数据流量，也可以说是单位时间内最大可能提供多少个二进制位传输。

  1M带宽指的是1Mbps=1 megabits per second

  增加信号带宽，可以提高有效数据速率缩短传输时间，但会牺牲灵敏度

  LoRa芯片SX127x，LoRa为双边带宽(全信道带宽)，而FSK调制方式是指单边带宽

• 信噪比 SNR (Signal-to-noise ratio)

  SNR 是一个正的dBm，表示信号比噪声的强度。SNR 越大，说明混在信号里的噪声越小，否则相反。

  典型实例：SNR至少比RSSI高20~25dB。

• 接收的信号强度指示 RSSI (Received Signal Strength Indication)

  RSSI 是一个负的dBm，表示RF信号的数值。信号越强，连线品质越好。因此RSSI越接近于0越好。

  -60dBm的信号比-80dBm的品质好。

• 等效全向辐射功率 或叫有效全向辐射功率 EIRP (equivalent isotropically radiated power)

• 速率自适应(ADR)

  LoRaWAN网络服务器通过一种速率自适应（ADR）方案来控制数据传输速率和每一终端设备的射频输出。

传输速率与通讯距离 LoRa 的传输率可以自由调整，传输率越低，传输的距离可以越远。

4.参数定义

• APP_TX_DUTYCYCLE	数据传输占空比
  APP_TX_DUTYCYCLE_RND	数据传输占空比的随机延迟
  LORAWAN_DEFAULT_DATARATE	默认数据速率
  LORAWAN_CONFIRMED_MSG_ON	LoRaWAN确认消息
  LORAWAN_ADR_ON	自适应数据速率	启用ADR时，终端设备应该是静态
  LORAWAN_DUTYCYCLE_ON	ETSI占空比控制启用/禁用	仅用于测试
  LORAWAN_APP_PORT	LoRaWAN应用程序端口
  LORAWAN_APP_DATA_SIZE
  OVER_THE_AIR_ACTIVATION	OTAA空中激活
  LORAWAN_APP_DATA_MAX_SIZE	用户应用数据缓冲区大小

参考资料
LoRa个人学习笔记