LoRa學(xué)習(xí)：LoRa關(guān)鍵參數(shù)（擴(kuò)頻因子，編碼率，帶寬）的設(shè)定及解釋

• 1、擴(kuò)頻因子（SF）

• 2、編碼率（CR）

• 3、信號(hào)帶寬（BW）

• 4、LoRa信號(hào)帶寬BW、符號(hào)速率Rs和數(shù)據(jù)速率DR的關(guān)系

• 5、 LoRa信號(hào)帶寬、擴(kuò)頻因子和編碼率的設(shè)定

針對(duì)特定應(yīng)用，開(kāi)發(fā)人員可通過(guò)調(diào)制擴(kuò)頻因子、調(diào)制帶寬、糾錯(cuò)編碼率這三個(gè)關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)，對(duì)LoRa調(diào)制解調(diào)技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化。。

1、擴(kuò)頻因子（SF）

LoRa采用多個(gè)信息碼片來(lái)代表有效負(fù)載信息的每個(gè)位，擴(kuò)頻信息的發(fā)送速度稱(chēng)為符號(hào)速率（Rs），而碼片速率與標(biāo)稱(chēng)的Rs比值即為擴(kuò)頻因子（SF，SpreadingFactor），表示了每個(gè)信息位發(fā)送的符號(hào)數(shù)量。。LoRa擴(kuò)頻因子取值范圍：

注意：因?yàn)椴煌腟F之間為正交關(guān)系，因此必須提前獲知鏈路發(fā)送端和接收端的SF。另外，還必須獲知接受機(jī)輸入端的信噪比。。在負(fù)信噪比條件下信號(hào)也能正常接收，這改善了LoRa接受機(jī)的林敏度，鏈路預(yù)算及覆蓋范圍。。

理解擴(kuò)頻因子的概念：

通俗的說(shuō)擴(kuò)頻時(shí)你的數(shù)據(jù)每一位都和擴(kuò)頻因子相乘，例如有一個(gè)1 bit需要傳送，當(dāng)擴(kuò)頻因子為1時(shí)，傳輸?shù)臅r(shí)候數(shù)據(jù)1就用一個(gè)1來(lái)表示，擴(kuò)頻因子為6時(shí)（有6位）111111，這111111就來(lái)表示1，這樣乘出來(lái)每一位都由一個(gè)6位的數(shù)據(jù)來(lái)表示，也就是說(shuō)需要傳輸總的數(shù)據(jù)量增大了6倍。這樣擴(kuò)頻后傳輸可以降低誤碼率也就是信噪比，但是在同樣數(shù)據(jù)量條件下卻減少了可以傳輸?shù)膶?shí)際數(shù)據(jù)，所以，擴(kuò)頻因子越大，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)數(shù)率（比特率）就越小。。。

Lora擴(kuò)頻因子的使用：

當(dāng)擴(kuò)頻因子SF為6時(shí)，LoRa的數(shù)據(jù)傳輸速率最快，因此這一擴(kuò)頻因子僅在特定情況下使用。使用時(shí)需要配置LoRa芯片SX127x：

• 在RegModemConfig2，將SpreadingFactor設(shè)為6

• 將報(bào)頭設(shè)置為隱式模式

• 在寄存器地址（0x31）的2至0位寫(xiě)入0b101

• 在寄存器地址（0x37）寫(xiě)入0x0C

2、編碼率（CR）

編碼率，是數(shù)據(jù)流中有用部分的比例。編碼率（或信息率）是數(shù)據(jù)流中有用部分（非冗余）的比例。也就是說(shuō)，如果編碼率是k/n，則對(duì)每k位有用信息，編碼器總共產(chǎn)生n位的數(shù)據(jù)，其中n-k是多余的。LoRa采用循環(huán)糾錯(cuò)編碼進(jìn)行前向錯(cuò)誤檢測(cè)與糾錯(cuò)。。使用該方式會(huì)產(chǎn)生傳輸開(kāi)銷(xiāo)。。每次傳輸產(chǎn)生的數(shù)據(jù)開(kāi)銷(xiāo)如下：

在存在干擾的情況下，前向糾錯(cuò)能有效提高鏈路的可靠性。由此，編碼率（抗干擾性能）可以隨著信道條件的變化而變化，可以選擇在報(bào)頭加入編碼率以便接收端能夠解析。。。

3、信號(hào)帶寬（BW）

增加BW，可以提高有效數(shù)據(jù)速率以縮短傳輸時(shí)間，但是 以犧牲部分接受靈敏度為代價(jià)。對(duì)于LoRa芯片SX127x，LoRa帶寬為雙邊帶寬（全信道帶寬），而FSK調(diào)制方式的BW是指單邊帶寬。

LoRa帶寬選項(xiàng)：

注意：較低頻段（169MHz）不支持250K和500KHz的BW

4、LoRa信號(hào)帶寬BW、符號(hào)速率Rs和數(shù)據(jù)速率DR的關(guān)系

LoRa符號(hào)速率Rs可以通過(guò)以下公式計(jì)算：

Rs=BW/(2^SF)

每Hz每秒發(fā)送一個(gè)碼片。。

LoRa數(shù)據(jù)速率DR可以通過(guò)以下公式計(jì)算：

DR= SF*( BW/2^SF)*CR

5、LoRa信號(hào)帶寬、擴(kuò)頻因子和編碼率的設(shè)定

LoRaWAN主要使用了125kHz信號(hào)帶寬設(shè)置，但其他專(zhuān)用協(xié)議可以利用其他的信號(hào)帶寬（BW）設(shè)置。改變BW、SF和CR也就改變了鏈路預(yù)算和傳輸時(shí)間，需要在電池壽命和距離上做個(gè)權(quán)衡。