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LoRa技术分享之LoRa如何实现低功耗、远距离通信




什么是LoRa?

LoRa,又称Long Range Radio。Lora技术以其传输距离远,功率消耗低的特点在无线通讯领域闻名。现今,lora模块被广泛应用于工业控制、智能家居、智能门锁、光伏发电等行业,在未授权频谱技术与低功耗物联网产业中均占据主导地位,lora技术为什么能够在低功耗的情况下还能达到较远的距离呢?主要原因是由lora物理层的强大性能。

LoRa技术介绍

Lora物理层采用了一种叫做线性调频扩频的技术,即LFM调制技术,普通的调制方法都是用固定频率或者固定相位的方式进行调制的,在传输过程中容易受到干扰,而LFM调制方式把信息编码在调频频率的变化上,接收端通过解析频率的变化来解析信息,因此更不容易受到干扰,从频域分布图来看,绝大多数的信号能量分布在带宽中,因此在相同的发射功率下,传输距离有较大提升,此外还能在解码时将多个反射和折射的信号在合并起来,增强接收效果。

LoRa技术参数

lora技术中有一项关键参数:扩频因子(SF),这项参数与传输速率和传输距离直接相关,通过将一位数据划分成多个“符号”进行传输,能够有效的提高带宽,因此在传输过程中如果信号功率受到衰减,由于lora信号占据的频带比FMPM等调制方式更宽,能够保证较高的信噪比,在较高噪声环境中能够提高接收端对信息电波的检测能力,从而实现远距离传输,但是,SF不是越大越好,SF越大传输距离越远,传输速率越慢。

最后,lora为了保证低功耗,在发射时采用了较低的射频功率,降低了发射时的能量消耗,还具有长时间休眠和短暂唤醒的机制,牺牲一定的数据传输速率从而进一步获得更长的电池寿命和更大的覆盖范围,典型的LoRa数据速率范围可以从几百比特每秒(bps)到几十k比特每秒(kbps)不等。

LoRa技术应用

在低功耗物联网应用中,lora有着独特的优势,由于lora独特的扩频技术和长距离传输特性,使得lora能够在各种环境中提供高效稳定的连接,配合lorawan协议,能够构建起星形、网状或其他自组织网络拓扑结构,尤其适合传感器数据采集网络的部署,此外,极低功耗的特点可以使得lora设备仅依靠电池供电也能工作运行极久,非常适合在戈壁、高山等极不方便维护的应用场景下使用。

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