LoRa調制技術(shù)究竟給我們帶來(lái)了哪些突破？

　　LoRa是一種專(zhuān)用于無(wú)線(xiàn)電擴頻調制解調的技術(shù)，它與其他如FSK(頻移鍵控)、GMSK(高斯最小頻移鍵控)、BPSK(二進(jìn)制相移鍵控)及其派生的調制方案形成明顯的對比。

　　它融合了數字擴頻、數字信號處理和前向糾錯編碼技術(shù)，擁有前所未有的性能。此前，只有一些軍事通訊系統中才會(huì )融合這些技術(shù)，而隨著(zhù)LoRa的引入，嵌入式無(wú)線(xiàn)通信領(lǐng)域的局面發(fā)生了徹底的改變。

　　前向糾錯編碼技術(shù)是給待傳輸數據序列中增加了一些冗余信息，這樣，數據傳輸進(jìn)程中注入的錯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”數據包來(lái)重發(fā)的需求，且在解決由多徑衰落引發(fā)的突發(fā)性誤碼中表現良好。

　　一旦數據包分組建立起來(lái)且注入前向糾錯編碼以保障可靠性，這些數據包將被送到數字擴頻調制器中。這一調制器將分組數據包中每一比特饋入一個(gè)“展擴器”中，將每一比特時(shí)間劃分為眾多碼片。LoRa調制解調器經(jīng)配置后，可劃分的范圍為64-4096碼片/比特。AngelBlocks配置調制解調器可使用4096碼片/比特中的最高擴頻因子(12)。相對而言，ZigBee僅能劃分的范圍為10-12碼片/比特。

　　通過(guò)使用高擴頻因子，LoRa技術(shù)可將小容量數據通過(guò)大范圍的無(wú)線(xiàn)電頻譜傳輸出去。實(shí)際上，當你通過(guò)頻譜分析儀測量時(shí)，這些數據看上去像噪音，但區別在于噪音是不相關(guān)的，而數據具有相關(guān)性，基于此，數據實(shí)際上可以從噪音中被提取出來(lái)。其實(shí)，擴頻因子越高，越多數據可從噪音中提取出來(lái)。

　　在一個(gè)運轉良好的GFSK接收端，8dB的最小信噪比(SNR)需要可靠地解調信號，采用配置AngelBlocks的方式，LoRa可解調一個(gè)信號，其信噪比為-20dB，GFSK方式與這一結果差距為28dB，這相當于范圍和距離擴大了很多。在戶(hù)外環(huán)境下，6dB的差距就可以實(shí)現2倍于原來(lái)的傳輸距離。

　　為了有效地對比不同技術(shù)之間傳輸范圍的表現，我們使用一個(gè)叫做“鏈路預算”的定量指標。鏈路預算包括影響接收端信號強度的每一變量，在其簡(jiǎn)化體系中包括發(fā)射功率加上接收端靈敏度。

　　AngelBlocks的發(fā)射功率為100mW(20dBm)，接收端靈敏度為-129dBm，總的鏈路預算為149dB。比較而言，擁有靈敏度-110dBm(這已是其極好的數據)的GFSK無(wú)線(xiàn)技術(shù)，需要5W的功率(37dBm)才能達到相同的鏈路預算值。在實(shí)踐中，大多GFSK無(wú)線(xiàn)技術(shù)接收端靈敏度可達到-103dBm，在此狀況下，發(fā)射端發(fā)射頻率必須為46dBm或者大約36W，才能達到與LoRa類(lèi)似的鏈路預算值。

　　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。