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LoRa技术怎么做到低功耗、远距离、抗干扰等通信优势?

LoRa技术为何能做到低功耗、远距离、抗干扰等通信优势LoRa为什么这么“神”?

LoRa是一种线性调频扩频的物联网调制技术,也叫宽带现象调频(Chirp Modulation)技术。相对于传统的FSK技术,LoRa在相同的功耗下具有更长的传输距离,且抗干扰能力强。

lora

无线模块功耗

LoRa模块的应用一般都是物联网设备,通常都是使用电池供电,并且使用时间也是几年以上,这就要求LoRa模块要具有极低的功耗。LoRa模块低功耗的实现主要由两方面决定:一方面是无线模块芯片需要具有低功耗;另一方面是软件通信协议也需要具有低功耗。

首先在硬件上LoRa的功耗很低,如SX126X系列热启动休眠Sleep模式电流仅为1.2uA125kHz下接收电流为4.6mA17dBm功率发送电流只有58mA

其次在软件通信协议方面,LoRa并没有像其他无线技术那样有着复杂的通信协议,数据包十分的简单,无需发送大量的握手数据。为了达到省电的目的,业界广泛应用周期侦听(Wake on RadioWOR)方式,如图所示:

LoRa芯片周期性地进入接收(RX)模式以侦听有没有唤醒前导码,其他时间处于休眠(Sleep)模式。WOR接收电流如下图所示,其大部分时间处于休眠模式,只有少部分时间被唤醒处于接收模式,所以其整体功耗很低。如亿佰特的E22E32模块都具有WOR功能,能很好的做到低功耗需求。

lora低功耗

数据传输远距离

在无线通信中,衡量通信距离的标准是链路预算,链路预算等于发射功率减去灵敏度。灵敏度是负数,灵敏度越高负得越多,所以提高链路预算的方法是增大发射功率和提高灵敏度。但是发射功率在各个国家和地区都有着严格要求,所以提高通信距离的方法只有提高灵敏度了。而LoRaBW=125kHzSF=7的时候灵敏度就已经达到了-123dBm;在BW=7.81kHzSF=12的时候灵敏度到了-149.1dBm。而蓝牙的灵敏度在-90dbm左右,ZigBee-85dBm左右,所以LoRa的传输距离相比其他无线通信技术要远很多。但LoRa是使用带宽换取灵敏度,会导致发送速率很慢,所以LoRa适用于长距离、低速率、小数据量的应用。(文章推荐:lora扩频技术增加无线模块传输距离的技术研究详解

通信抗干扰

LoRa模块能够实现远距离数据传输,除了灵敏度优势外,还有一个非常重要的因素是超强的抗干扰能力。在低于噪声20dBLoRa依然可以通信,这是现有传统通信技术都不具备的。如下图:

LoRa可以在噪声之下20dB正常解调信号,而FSK理论上需要在噪声之上8dB才能保证解调。当通信过程中遇到外界电磁信号干扰时,LoRa可以继续稳定通信,而传统的无线技术则无法通信。所以在一些信道干扰比较严重的区域,客户都会选择LoRa技术作为稳定通信的核心技术。

lora抗干扰

LoRa调制技术之所以有这么强的抗干扰能力,主要是因为Chirp调试在相干解调的时候可以把在噪声之下有用的LoRa信号聚集在一起,而噪声在相干解调后还是噪声。

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