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LoRa 是LPWAN通信技術(shù)中的一種，是美國(guó)Semtech公司采用和推廣的一種基于擴(kuò)頻技術(shù)的超遠(yuǎn)距離無(wú)線傳輸方案。這一方案的出現(xiàn)改變了以往關(guān)于傳輸距離和功耗需要折中的考慮方式，為用戶提供了一種簡(jiǎn)單的能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信、電池壽命長(zhǎng)、大容量的系統(tǒng)，進(jìn)而拓展出傳感網(wǎng)絡(luò)。目前，LoRa主要在全球免費(fèi)頻段運(yùn)行，包括433、868、915等頻段。 LoRa網(wǎng)絡(luò)主要由終端（可內(nèi)置LoRa模塊）、網(wǎng)關(guān)（或稱基站）、Server和云四部分組成。應(yīng)用數(shù)據(jù)可雙向傳輸。一般說(shuō)來(lái)，傳輸速率、工作頻段和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是影響傳感網(wǎng)絡(luò)特性的三個(gè)主要參數(shù)。傳輸速率的選擇將影響系統(tǒng)的傳輸距離和電池壽命；工作頻段的選擇要折中考慮頻段和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)；而在FSK系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選擇是由傳輸距離要求和系統(tǒng)需要的節(jié)點(diǎn)數(shù)目來(lái)決定的。 LoRa融合了數(shù)字?jǐn)U頻、數(shù)字信號(hào)處理和前向糾錯(cuò)編碼技術(shù)，擁有這前所未有的性能。此前，只有那些高等級(jí)的工業(yè)無(wú)線電通信會(huì)融合這些技術(shù)，而隨著LoRa的引入，嵌入式無(wú)線通信領(lǐng)域的局面發(fā)生了徹底的改變。 前向糾錯(cuò)編碼技術(shù)是給待傳輸數(shù)據(jù)序列中增加了一些冗余信息，這樣，數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)程中注入的錯(cuò)誤碼元在接收端就會(huì)被及時(shí)糾正。這一技術(shù)減少了以往創(chuàng)建“自修復(fù)”數(shù)據(jù)包來(lái)重發(fā)的需求，且在解決由多徑衰落引發(fā)的突發(fā)性誤碼中表現(xiàn)良好。一旦數(shù)據(jù)包分組建立起來(lái)且注入前向糾錯(cuò)編碼以保障可靠性，這些數(shù)據(jù)包將被送到數(shù)字?jǐn)U頻調(diào)制器中。這一調(diào)制器將分組數(shù)據(jù)包中每一比特饋入一個(gè)“展擴(kuò)器”中，將每一比特時(shí)間劃分為眾多碼片。 即使噪聲很大，LoRa也能從容應(yīng)對(duì)，LoRa調(diào)制解調(diào)器經(jīng)配置后，可劃分的范圍為64-4096碼片/比特，最高可使用4096碼片/比特中的最高擴(kuò)頻因子（12）。相對(duì)而言，ZigBee僅能劃分的范圍為10-12碼片/比特。 通過(guò)使用高擴(kuò)頻因子，LoRa技術(shù)可將小容量數(shù)據(jù)通過(guò)大范圍的無(wú)線電頻譜傳輸出去。實(shí)際上，當(dāng)你通過(guò)頻譜分析儀測(cè)量時(shí)，這些數(shù)據(jù)看上去像噪音，但區(qū)別在于噪音是不相關(guān)的，而數(shù)據(jù)具有相關(guān)性，基于此，數(shù)據(jù)實(shí)際上可以從噪音中被提取出來(lái)。擴(kuò)頻因子越高，越多數(shù)據(jù)可從噪音中提取出來(lái)。在一個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)良好的GFSK接收端，8dB的最小信噪比（SNR）需要可靠地解調(diào)信號(hào)，采用配置AngelBlocks的方式，LoRa可解調(diào)一個(gè)信號(hào)，其信噪比為-20dB，GFSK方式與這一結(jié)果差距為28dB，這相當(dāng)于范圍和距離擴(kuò)大了很多。在戶外環(huán)境下，6dB的差距就可以實(shí)現(xiàn)2倍于原來(lái)的傳輸距離。 因此，使用LoRa技術(shù)我們能夠以低發(fā)射功率獲得更廣的傳輸范圍和距離，這種低功耗廣域技術(shù)正是我們所需的。 總結(jié)下LoRa模塊的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)： 1、空曠傳輸距離8000米 2、工作頻率：433/470/868/915MHz可選 3、靈敏度高達(dá) -139 dBm -139 dBm 4、TTL/232/485電平接口 5、通訊頻道多達(dá)40個(gè) LoRa的出現(xiàn)使得無(wú)線通訊距離得到了新的突破，為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用帶來(lái)了新的發(fā)展，并且給一些需要遠(yuǎn)距離傳輸?shù)膽?yīng)用提供了技術(shù)支持。LoRa在遠(yuǎn)程抄表、安防系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)和定時(shí)定位等領(lǐng)域都有著突出的表現(xiàn)。 |
