LoRa是采用什么扩频技术

  LoRa采用的扩频技术是啁啾扩频(Chirp Spread Spectrum, CSS)。这种技术通过线性调频的方式,将信号的频率随时间线性变化,从而扩展信号的带宽,增加抗干扰能力和通信距离。此外,LoRa(https://www.techphant.cn/blog/8251.html)还采用了直接序列扩频(DSSS)和跳频(FHSS)等扩频方式。

  一、 LoRa的啁啾扩频(CSS)技术是如何工作的?

  LoRa的啁啾扩频(CSS)技术是一种基于扩频技术的调制方式,具体工作原理如下:

  •   线性频率调制(LFM):CSS技术通过线性频率调制(LFM)产生“啁啾”信号。这种信号的特点是载波频率随时间线性变化。
  •   啁啾脉冲:在LoRa通信中,CSS技术使用啁啾脉冲来传输信息。这些啁啾脉冲具有线性和正弦波的波动特性,可以随时间增加或减少。
  •   频率上行和下行:CSS调制分为频率上行(up-chirp)和频率下行(down-chirp)两种模式。这意味着信号在发送过程中会经历不同的频率变化模式。
  •   扩频因子、编码率和带宽:通过调整扩频因子、编码率和带宽等关键参数,CSS技术能够实现远距离、低功耗和高抗干扰性的通信特性。
  •   数据包传输:每个数据包的载波频率随着时间线性变化,从而实现了长距离、低功耗和高抗干扰性的通信。

  二、 LoRa直接序列扩频(DSSS)与跳频(FHSS)技术的具体区别是什么?

  LoRa直接序列扩频(DSSS)与跳频(FHSS)技术的具体区别主要体现在信号传输方式和频率使用上。

  1. 直接序列扩频(DSSS)

  DSSS是一种通过将信息位与伪噪声码(PN码)进行调制来扩展频谱的技术。PN码是一种伪随机序列,其持续时间较短,但能够覆盖较宽的频带。

  在DSSS中,信息位被嵌入到一个较宽的频带上,从而增加了信号的带宽。这种方式使得信号在空中传输时占用更多的带宽资源。

  2. 跳频扩频(FHSS)

  FHSS是一种通过在多个频率之间快速切换来传输信号的技术。每个LoRa数据包的部分内容会在MCU管理设置的跳频信道中发送,而所需的“跳频”频率基于跳频表,在规定的跳频周期中发送。

  在同步且同时的情况下,接收端和发送端以特定型式的窄频载波来传送信号,对于一个非特定的接收器,FHSS所产生的跳动信号只算是脉冲噪声。

  FHSS的优点包括低发送功率密度、高机密性和强抗干扰能力。

  三、 LoRa扩频技术在实际应用中的性能表现如何?

  LoRa扩频技术在实际应用中的性能表现非常出色,主要体现在以下几个方面:

  •   长距离传输:LoRa技术能够实现远距离通信,实验数据显示,在发射功率为14dBm的情况下,通信距离可以达到15km以上。这种特性使得LoRa非常适合用于物联网(IoT)和机器对机器(M2M)等应用场景。
  •   抗干扰能力强:LoRa融合了数字扩频、数字信号处理和前向纠错编码技术,能够在多径衰落和噪声干扰下保持通信链路的稳定性。这使得LoRa在复杂环境中依然能够稳定工作。
  •   低功耗:LoRa技术通过改变传输功耗和传输距离之间的平衡,实现了低功耗传输。这意味着设备可以在较低的能耗下运行更长时间,特别适合需要长期部署的应用场景。
  •   高系统容量:LoRa技术具有出色的系统容量表现,能够支持大量设备同时连接和通信。这对于需要大规模设备连接的物联网应用尤为重要。
  •   高安全性:LoRa技术还具备高安全性的特点,能够有效防止未经授权的访问和干扰。

  四、 LoRa扩频技术的最新研究进展有哪些?

  LoRa扩频技术的最新研究进展主要集中在以下几个方面:

  •   低功耗唤醒机制:为了在低功耗的前提下降低通信延迟,提出了一种基于低功耗下变频和模拟解扩频机制的LoRa唤醒接收机制。该机制利用发射机发出一个标准的LoRa前导码序列和一个与其中心频率有一定频率差的单音载波。
  •   芯片技术的应用:基于全新一代LoRa扩频技术SX1262射频芯片的核心研发了超小体积贴片式LoRa无线模块,主要应用于智能家庭、无线抄表、科研和医疗以及中远距离无线通信设备。
  •   5G+AIoT集成:四信推出了基于LoRa扩频技术的FST100系列温湿度终端,采用自研LoRa模组,具有超低功耗设计和高防护等级,适用于恶劣环境监测。
  •   跳频扩频与并发支持:LoRa无线模块专利技术包括跳频扩频技术及其在支持200节点并发通信中的应用,通过实例和图表将复杂的技术概念变得清晰易懂。
  •   多址接入改进:LoRA技术采用了扩频调制技术,通过将原始信号进行扩展码编码,使得多个设备可以同时在同一频段上进行通信,从而提高了系统的多址接入能力。
  •   干扰与扩展性分析:对LoRa通信系统的干扰及扩展性进行了详细分析,研究了相同扩频信道间和不同扩频信道间的干扰问题,并提出了相应的解决方案。
  •   Chirp扩频调制:分析了LoRa信号的基带处理和数字信号处理技术,降低了调制器复杂度,并研究了信号解调技术的有效性。
  •   线性调频扩频调制:LoRa使用线性调频扩频调制技术,保持了低功耗的同时,明显增加了通信距离和网络效率,并消除了干扰。

  五、 LoRa扩频技术对环境可持续性的影响是什么?

  LoRa扩频技术对环境可持续性的影响主要体现在其低功耗特性和在环境监测中的应用上。

  LoRa技术的低功耗特性使其在环境监测中具有显著优势。由于环境监测设备通常需要长时间运行而无法经常更换电池,LoRa模块的低功耗特性可以延长设备的使用寿命,从而减少电池消耗和更换频率,进一步减少对环境的负担。

  LoRa技术在智能建筑、智慧城市和智慧农业等领域的应用也具有积极的可持续性影响。这些应用包括水和空气质量监测、洪水监测和精准农业等项目,这些项目有助于提高资源利用效率,减少浪费,并促进环境保护。

  此外,LoRaWAN支持的应用(如水和空气质量监测)因其对可持续性的积极影响而得到认可,因为LoRaWAN产生的功耗较低,并且对环境的影响相对较小。

原创声明:文章来自技象科技,如欲转载,请注明本文链接: https://www.techphant.cn/blog/94671.html

免费咨询组网方案