「漲知識(shí)」關(guān)于LoRa擴(kuò)頻技術(shù)，你知道多少？

LoRa（Long Range）是一種基于擴(kuò)頻技術(shù)的低功耗廣域網(wǎng)（LPWAN）協(xié)議，主要用于物聯(lián)網(wǎng)（IoT）設(shè)備的遠(yuǎn)距離無(wú)線通信。LoRa技術(shù)通過(guò)采用擴(kuò)頻調(diào)制方式，使其在低功耗和長(zhǎng)距離傳輸之間取得了很好的平衡。

擴(kuò)展頻譜技術(shù)是一種利用遠(yuǎn)寬于信號(hào)帶寬的頻譜來(lái)傳輸信息的技術(shù)。擴(kuò)頻通信通過(guò)偽隨機(jī)編碼對(duì)待傳輸?shù)男畔?shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制，從而擴(kuò)展其頻譜后再進(jìn)行傳輸；在接收端，使用相同的編碼進(jìn)行解調(diào)和相關(guān)處理，以恢復(fù)原始信息數(shù)據(jù)。這是一種寬帶編碼傳輸系統(tǒng)。

在擴(kuò)頻通信的發(fā)射鏈路中，信息通過(guò)擴(kuò)頻調(diào)制后，再通過(guò)射頻調(diào)制方法將信號(hào)發(fā)出；在接收鏈路中，同樣在下變頻之后采用擴(kuò)頻解擴(kuò)方案。可以理解為在原有的射頻路徑上分別增加了擴(kuò)頻調(diào)制和擴(kuò)頻解擴(kuò)兩個(gè)模塊。

擴(kuò)頻調(diào)制特點(diǎn)

抗干擾能力強(qiáng)：擴(kuò)頻技術(shù)的抗干擾能力強(qiáng)，分為抗寬帶干擾和抗窄帶干擾。寬帶干擾可以理解為基底噪聲較高的干擾信號(hào)，窄帶干擾為脈沖信號(hào)。

隱蔽性強(qiáng)：具有很強(qiáng)的隱蔽性。由于擴(kuò)頻信號(hào)的帶寬較寬且功率密度低，當(dāng)信號(hào)被擴(kuò)頻后，信號(hào)完全在噪聲基地之下，無(wú)法通過(guò)能量強(qiáng)度的方式檢測(cè)出來(lái)。

擴(kuò)頻多址：擴(kuò)頻多址技術(shù)允許多個(gè)設(shè)備在同一頻段內(nèi)同時(shí)通信而不互相干擾。不同的設(shè)備可以使用不同的擴(kuò)頻因子，每個(gè)設(shè)備的信號(hào)通過(guò)不同的調(diào)制方式進(jìn)行傳輸。

頻譜利用率高：擴(kuò)頻技術(shù)具有頻譜利用率高、容量大的特點(diǎn)，可以在較低的傳輸功率下實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離通信，從而減少了對(duì)頻譜資源的占用，不同的擴(kuò)頻因子允許多個(gè)設(shè)備共用同一頻段，這進(jìn)一步提升了頻譜利用率。

精確定位測(cè)距：擴(kuò)頻技術(shù)能實(shí)現(xiàn)精確地定時(shí)、測(cè)距與定位。UWB技術(shù)就是利用該特點(diǎn)，發(fā)射超短時(shí)長(zhǎng)、超大帶寬的脈沖信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)精確定位時(shí)。

常見(jiàn)的擴(kuò)頻系統(tǒng)分為直接擴(kuò)頻、跳頻擴(kuò)頻和時(shí)間跳變擴(kuò)頻三種。其中直接擴(kuò)頻又分為寬帶擴(kuò)頻和窄帶擴(kuò)頻；跳頻擴(kuò)頻分為快速跳頻擴(kuò)頻和慢速跳頻擴(kuò)頻。寬帶線性調(diào)頻擴(kuò)頻和混合擴(kuò)頻也屬于擴(kuò)頻技術(shù)，它們綜合了這三種常見(jiàn)擴(kuò)頻技術(shù)的特點(diǎn)。

思為無(wú)線前端模塊和無(wú)線數(shù)傳模塊采用LoRa擴(kuò)頻技術(shù)特點(diǎn)

傳輸距離遠(yuǎn)：具有較高的接收靈敏度，使其能夠?qū)崿F(xiàn)更遠(yuǎn)的傳輸距離。

低功耗&成本低：LoRa模塊解決了無(wú)線應(yīng)用在超長(zhǎng)的距離上也能實(shí)現(xiàn)超低功耗。同時(shí)LoRa具有容量大的特點(diǎn)，一個(gè)LoRa網(wǎng)關(guān)可以連接上千上萬(wàn)個(gè)LoRa節(jié)點(diǎn)，大大節(jié)省了模塊及布線成本，得到大面積的普及和應(yīng)用。

靈敏度高：LoRa的調(diào)制技術(shù)對(duì)信號(hào)進(jìn)行獨(dú)有的頻譜擴(kuò)寬處理，在等同的數(shù)據(jù)速率條件下，它的擴(kuò)頻調(diào)制方式可以獲得比傳統(tǒng)FSK調(diào)制方式還要高的靈敏度。接收靈敏度的提高，可應(yīng)用在遠(yuǎn)距離傳輸及可靠性要求極高的場(chǎng)合。

安全性高：LoRa模塊采用嵌入式點(diǎn)對(duì)點(diǎn)AES-128數(shù)據(jù)加密技術(shù)，保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴?/p>

抗干擾能力強(qiáng)：LoRa無(wú)線技術(shù)是一種特殊的擴(kuò)頻技術(shù)，通過(guò)使用高擴(kuò)頻因子，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，即便使用相同的頻率同時(shí)發(fā)送信號(hào)到主機(jī)上也不會(huì)相互干擾，具有較強(qiáng)的抗干擾能力。

數(shù)據(jù)速率較低：LoRa的數(shù)據(jù)速率較低，通常在 幾百到幾十Kbps，速率越低傳輸距離越長(zhǎng)，這使得其更適合于傳輸?shù)退倩蛐×繑?shù)據(jù)的應(yīng)用場(chǎng)景。

由于其超長(zhǎng)的傳輸距離和低功耗特性，LoRa技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。例如，在智能城市中，LoRa可用于智能照明、智能停車和智能安防等系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高效的城市管理。在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，LoRa可以用于土壤監(jiān)測(cè)、氣象監(jiān)測(cè)和水產(chǎn)養(yǎng)殖等應(yīng)用，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。此外，在物流和供應(yīng)鏈管理方面，LoRa技術(shù)也可用于物品追蹤和倉(cāng)儲(chǔ)管理等場(chǎng)景，提高物流效率和準(zhǔn)確性。