从今天开始学习LoRa通信!
首先,什么是LoRa?
LoRa是一种无线技术,从组网方式来看,它和wifi非常的相似,对比wifi, LoRa技术的特点是低功耗和传输距离远,缺点肯定是通信速率低。
调制解调方面,LoRa采用的是扩频通信,我们知道蓝牙采用的调频通信,这部分可以找一下我蓝牙教程里面的笔记。扩频通信实际上是将频率的变化进行了编码,这个后面专门来学习。
使用LoRa技术的节点功耗有多低?
Lora芯片的静态电流通常小于1uA,接收电流不到5mA(比蓝牙高一点),发射电流(最大功率发射)大概50mA。我们从应用角度来计算一下这个功耗,看看低到什么程度。假设一个节点每天发射10次,每次发射1s,接收10次,每次接收1s,每天耗电为550mAs。我们计算成uAh的单位:550/3600 = 152uAh。休眠功耗1uA,也就是一天24uAh。
那么, 一节纽扣电池34mAh的容量,可以工作半年,每天发射和接收数据10次,对大多数物联传感器节点来说都是非常频繁的了,很多应用节点大部分时间都是静伏状态,这意味着,一节AA电池可以供养它一年两年。
LoRa的传输距离有多远?
wifi只能宅在一个百平方左右的房子里,基本上无法逛街。而对于LoRa来说,它可以越过数栋高楼,飞到几公里外的公园小角。在空旷的地方,LoRa甚至可以到十公里这外的范围游荡,它比无处不在的移动电话基站的覆盖的范围都要广很多。
先初步认识下Lora的配置参数
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- SF:
扩频因子,这是LoRa的数据构成的方法,SF的取值范围是5到12,可以粗略理解为数据的膨胀率,数字越大数据就胀得越多,传输速率就越慢(因为传输的无用数据增多了,有用数据就传输得慢)。CR:编码速率,CR的参数范围是1到4,LoRa数据传输前进行编码,数据被分成若干组,每组只有4位(4b),然后根据CR参数填入CR位,如果CR是1,就在4b的基础增加1位校验,如果CR是2就增加2位,如此类推。BW: 带宽, 当前LoRa支持的带宽范围是
7.8~500kHz,带宽是数据传输的通道,带宽越大传输速率越快,就比如成水管,水管的管径越大,水流量就大,接满一桶水的速度自然就快很多。NF: 无线电噪声系数(dB),这是杂质,比如自来水,如果有杂质,就需要添加净水器过滤,过滤规格需要多高,就看杂质系数有多大。FREQ: 数据传输的中心频率,LoRa的使用的是
Sub-1G ISM频段,FREQ可以设置的范围是150MHz~960MHz,具体设置要看各个国家地区对频带的管制规定(下图所示),当然还要看节点和网关的射频前端是否支持。
PR: PreambleLength,前导码长度,设置范围是6~255个码元,前导码——顾名思义,是放在数据包前面的一组特定数据,用来使网关或节点识别是否是LoRa数据的一组标识,通信设备之间,前导码要相同一致才能相互交往。PR数值越大,相对接收机来说会更容易识别和初接收。
接下来关于LoRa的学习中,我将逐一把扩频通信原理,扩频因子,编码速率等一一展开。