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LoRa 与 LoRaWAN(适用于 Loko GPS 跟踪器)

LoRa Spreading Factor

为什么 LoRa P2P 对于离线 GPS 跟踪很重要

LoRa 和 LoRaWAN 经常被混淆,但它们解决不同的跟踪问题。 Loko GPS 跟踪器使用 LoRa P2P,因为跟踪器可以将 GPS 坐标直接发送到接收器,无需网关、SIM 卡、蜂窝网络或每月数据计划。

对于 GPS 跟踪,关键决策是 LoRa、P2P 与 LoRaWAN。 Loko 使用 LoRa P2P,因此跟踪器直接与您的接收器对话,无需网关、SIM 卡,也没有每月的数据计划。请参阅 Loko LoRa GPS 跟踪器页面 产品层面的解释。

- 幅度调制
调频 - 频率调制

AM/FM Modulation Animation

调制: 该过程涉及通过改变频率、幅度或相位将信息编码到载波信号上,从而允许远距离传输有用信号。

调幅 (AM): 载波信号的幅度与信息信号成比例地变化,而频率和相位保持恒定。

调频 (FM): 载波信号的频率与信息信号成比例地变化,而其幅度保持恒定。

LoRa 采用基于线性频率调制(线性调频扩频,CSS)的组合调制技术,其中信号频率在定义的范围内连续增加或减少。

LoRa Modulation Diagram - Linear Frequency Modulation

LoRaWAN 调制采用 LFM(线性频率调制)或 CSS(线性调频扩频)。

LoRa 线性调频脉冲调制:周期中断和抗噪性

LoRa 中的线性调频调制由不规则的周期中断组成,这意味着周期可以在任何点停止,而不是以相等的时间间隔停止。这会产生时移,从而增强鲁棒性和抗噪声能力。

LoRa Signal Chirp - Cycle Breaking and Time Shifts

LoRaWAN 调制是通过在中间点“打破”周期来进行的,这被解释为时间偏移。

无线电接口。扩频因子

扩频因子 (SF): 表示 LFM 信号频率变化的“速度”。 SF 值越高表示频率变化越慢。

Spreading Factor Comparison

将 SF 更改一个单位意味着周期 (Chirp) 时间加倍。对于 SF=7 和 125 kHz 带宽,线性调频脉冲持续时间为 1.024 毫秒。

线性调频脉冲的长度会影响信号噪声,从而增强输出端的信号识别能力。这允许以更低的能量和更低的 RSSI 电平进行信号检测。

LoRa Signal Preamble Examples LoRa Preamble Technical Diagram

概念被简化: 将 SF 视为“变焦镜头”——较高的 SF 可“放大”更远的范围,但发送数据的速度较慢。

关键原理: 扩频因子越高=范围越远但数据速度越慢。

数据编码

编码: 在传输的用户数据中添加冗余(控制)信息,以增加成功接收的概率。

冗余程度由码率(CR)比率决定,例如4/5,这意味着每传输5个比特,有4个比特是有用数据,1个比特是控制(冗余)比特。

LoRaWAN 采用 4/5 至 4/8 的码率。

125 kHz 信道带宽的数据传输速率 (bps) 取决于扩频因子 (SF) 和码率 (CR)。

Data Transmission Rate Chart - bps for 125 kHz Channel

LoRa 信号样本

Example of LoRa Signal Waveform LoRa Signal Analysis LoRa Modulation Educational Material

数据速率和传播距离的相互依赖性

扩频因子、数据速率和传播距离之间的关系是 LoRa 性能的基础。较高的扩频因子可以实现更远的通信距离,但代价是数据传输速率降低。

Spreading Factor vs Data Rate and Range

结论

LoRa 和 LoRaWAN 技术为远距离、低功耗无线通信提供强大的解决方案。了解调制、扩频因子和数据编码的关键概念对于优化 LoRa 部署以及在范围、功耗和数据吞吐量之间实现最佳平衡至关重要。

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