電磁波主要傳播為地波,天波,視線傳播三種:
地波: 頻率較低(約2MHz以下)趨于沿彎曲的地球表面傳播,有一定的繞射能力。
天波(2Mhz~30Mhz):該頻率能被電離層反射,我們可以利用電離層反射的傳播為天波。
視線傳播(30Mhz以上):該頻率電磁波不能被反射,而且沿地面繞射的能力也小,所以只能類似光波一樣視線傳播。(這也是為什么為什么頻率越高穿透能力越強的原因,因為不能繞射,只能穿透,但是穿透會造成大量能力損失,所以也就是為什么頻率越高,相對傳輸距離越近)也可以從自由空間損耗公式:Ls=20Lgf(MHz)+20Lgd(Km)+32.4看出,d:為距離,在距離不變的情況,f(頻率)越高,Ls(損耗)越大。
為什么調制:
1:為獲得較高輻射效率,天線尺寸必須與波長比擬,常為λ/4,又由于c=λf,
f為頻率,基本上基帶信號都在較低頻率段,若不調制,則需要很長的天線,這無法實現
2:把多個基帶信道分別搬移到不同的載頻處,實現信道多路復用,提高信道利用率
3:擴展信號帶寬,提高系統抗干擾能力,實現傳輸帶寬與信噪比互換。
編碼率CR:
數據流中有用部分的比例。
設編碼序列的信息碼元數為k,總碼元數為n,則比值k/n就是碼率,而監督碼元數(n-k)和信息碼元數k之比(n-k)/k為冗余度;
編碼目的:
以降低信息傳輸速率為代價提取高傳輸可靠性。
帶寬BW:
單位時間能通過鏈路的數據量。通常以bps來表示,即每秒可傳輸之位數。
理解:帶寬相當于公路,公路越大,能同時跑的車輛越多,單位時間數據量越多,所以BW越大,速度越快。(但是會犧牲接收靈敏度)
碼元傳輸速率:
單位時間傳送碼元的數目,當碼元數為1時,則又稱為比特率。
理解:在馬路(帶寬)上開車(碼元),但是車上可以載多個人。只有一個車載一個人的時候才為比特率,無線模塊的Rs都為比特率。
擴頻因子SF:
擴頻LoRa?調制是通過多個信息芯片表示每個比特的有效載荷信息來實現的。傳播信息的發送速率稱為符號速率(Rs),符號速率和芯片速率之間的比率是傳播因子,表示每比特信息發送的符號數。
理解:簡單來說,以前的每一個數據bit都要與擴頻因子相乘,
好處:因為是正交的,所以不同擴頻可以在相同信道而不受干擾。
2、示例
以下都以SF:7 BW:125k CR:4/5為例
Rs符號速率:Rs = BW/(2^SF)SF:擴頻因子BW:帶寬則Ts = (2^7)/BW=1.024kbps
空中速率:Dr = SF*BW/(2^SF)*CRSF:擴頻因子BW:帶寬CR:編碼率Dr=7*125/(2^7)*4/5=5.46875≈5.47kbps
LowDataRateOptimze:
即低速率下數據持續時間太久,為了魯棒性,所以需要開啟低速率優化。
前導碼持續時間:Tpreamble = (npreamble + 4.25)TsymTsym : 1/Rsnpreamble :設置的前導碼長度如:npreamble設置為12 則Tpreamble = (12+4.25)* Ts =16.25*1.024=16.64ms
負載持續時間:Tpayload = npayload * Tsnpayload = 8 + ( max(ceil[](CR+4) , 0 )PL:負載長度,即發送數據長度SF:擴頻因子IH:當使能header為0,沒體現header為1DE: 當啟用LowDataRateOptimze為1CR:芯片設置的編碼率CRC:開啟CRC功能為1設: npayload = 8,header使能,CRC開啟, LowDataRateOptimze未啟用,則npayload = 8 + ( max(ceil[](1+4) , 0 )= 8 + 3*5 = 23Tpayload = 23*1.024= 23.552ms
總時間:總持續時間為負載持續時間 + 前導碼持續時間T = Tpayload + Tpreamble= 16.64 + 23.552 = 40.192ms
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