LoRa信號帶寬BW、符號速率Rs和數(shù)據(jù)速率DR關系

LoRa學習：LoRa關鍵參數(shù)（擴頻因子，編碼率，帶寬）的設定及解釋

• 1、擴頻因子（SF）

• 2、編碼率（CR）

• 3、信號帶寬（BW）

• 4、LoRa信號帶寬BW、符號速率Rs和數(shù)據(jù)速率DR的關系

• 5、 LoRa信號帶寬、擴頻因子和編碼率的設定

針對特定應用，開發(fā)人員可通過調(diào)制擴頻因子、調(diào)制帶寬、糾錯編碼率這三個關鍵設計參數(shù)，對LoRa調(diào)制解調(diào)技術進行優(yōu)化。。

1、擴頻因子（SF）

LoRa采用多個信息碼片來代表有效負載信息的每個位，擴頻信息的發(fā)送速度稱為符號速率（Rs），而碼片速率與標稱的Rs比值即為擴頻因子（SF，SpreadingFactor），表示了每個信息位發(fā)送的符號數(shù)量。。LoRa擴頻因子取值范圍：

注意：因為不同的SF之間為正交關系，因此必須提前獲知鏈路發(fā)送端和接收端的SF。另外，還必須獲知接受機輸入端的信噪比。。在負信噪比條件下信號也能正常接收，這改善了LoRa接受機的林敏度，鏈路預算及覆蓋范圍。。

理解擴頻因子的概念：

通俗的說擴頻時你的數(shù)據(jù)每一位都和擴頻因子相乘，例如有一個1 bit需要傳送，當擴頻因子為1時，傳輸?shù)臅r候數(shù)據(jù)1就用一個1來表示，擴頻因子為6時（有6位）111111，這111111就來表示1，這樣乘出來每一位都由一個6位的數(shù)據(jù)來表示，也就是說需要傳輸總的數(shù)據(jù)量增大了6倍。這樣擴頻后傳輸可以降低誤碼率也就是信噪比，但是在同樣數(shù)據(jù)量條件下卻減少了可以傳輸?shù)膶嶋H數(shù)據(jù)，所以，擴頻因子越大，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)數(shù)率（比特率）就越小。。。

Lora擴頻因子的使用：

當擴頻因子SF為6時，LoRa的數(shù)據(jù)傳輸速率最快，因此這一擴頻因子僅在特定情況下使用。使用時需要配置LoRa芯片SX127x：

• 在RegModemConfig2，將SpreadingFactor設為6

• 將報頭設置為隱式模式

• 在寄存器地址（0x31）的2至0位寫入0b101

• 在寄存器地址（0x37）寫入0x0C

2、編碼率（CR）

編碼率，是數(shù)據(jù)流中有用部分的比例。編碼率（或信息率）是數(shù)據(jù)流中有用部分（非冗余）的比例。也就是說，如果編碼率是k/n，則對每k位有用信息，編碼器總共產(chǎn)生n位的數(shù)據(jù)，其中n-k是多余的。LoRa采用循環(huán)糾錯編碼進行前向錯誤檢測與糾錯。。使用該方式會產(chǎn)生傳輸開銷。。每次傳輸產(chǎn)生的數(shù)據(jù)開銷如下：

在存在干擾的情況下，前向糾錯能有效提高鏈路的可靠性。由此，編碼率（抗干擾性能）可以隨著信道條件的變化而變化，可以選擇在報頭加入編碼率以便接收端能夠解析。。。

3、信號帶寬（BW）

增加BW，可以提高有效數(shù)據(jù)速率以縮短傳輸時間，但是 以犧牲部分接受靈敏度為代價。對于LoRa芯片SX127x，LoRa帶寬為雙邊帶寬（全信道帶寬），而FSK調(diào)制方式的BW是指單邊帶寬。

LoRa帶寬選項：

注意：較低頻段（169MHz）不支持250K和500KHz的BW

4、LoRa信號帶寬BW、符號速率Rs和數(shù)據(jù)速率DR的關系

LoRa符號速率Rs可以通過以下公式計算：

Rs=BW/(2^SF)

每Hz每秒發(fā)送一個碼片。。

LoRa數(shù)據(jù)速率DR可以通過以下公式計算：

DR= SF*( BW/2^SF)*CR

5、LoRa信號帶寬、擴頻因子和編碼率的設定

LoRaWAN主要使用了125kHz信號帶寬設置，但其他專用協(xié)議可以利用其他的信號帶寬（BW）設置。改變BW、SF和CR也就改變了鏈路預算和傳輸時間，需要在電池壽命和距離上做個權衡。