Lora天线的长度是否影响信号？

本期对LoRa CSS扩频技术进行解析，并带你一起搞清LoRa扩频信号之间到底是否正交性。

LoRa CSS调制解调原理

LoRa 采用CSS调制技术，不同扫频起始点的时间偏移对应不同的调制symbol。对于扩频因子SF来说，时间偏移可以有2^SF种取值，对应2^SF种调制的symbol，一个LoRa symbol可以调制SF个bits。

1) CSS调制：LoRa发送端发送的一个CSS调制符号的时频图如图1所示。可以看到，这是一个线性扫频信号并且在某个时间出现了频率跳变，这个跳变的时间就对应着LoRa的调制符号。 LoRa一个符号周期时间长度为 2^SF/BW （SF是扩频因子，BW是信号带宽），因此可以在时间上划分出 2^SF个扫频跳变时间，每个扫频跳变时间则对应一个LoRa符号。

2) 接收端混频：接收端将接收到的LoRa信号与本地参考信号（如图2）进行混频，得到混频后的差频信号，如图3。可以看到差频信号由两种不同频率的信号组成。

3) 用BW采样并做FFT：对差频信号用采样率为BW进行采样，混频后的差频信号中时间占比较短的信号的频率大于BW/2 ，在做完FFT后会被折叠进带内。FFT后能量峰值的频率则对应CSS调制时的扫频跳变时间，如图4。

LoRa信号间的正交性

根据第一节中的CSS调制解调原理，本节以一个Reference 用户为例，分析了在多用户并发时，Reference用户能够成功解调的情况。注意：本节的分析是假设了Reference 信号能否准确定时同步。

图5 展示了采用相同扩频因子时的LoRa信号并发的情况。根据第一章节的LoRa CSS调制解调原理，这里可以看到对接收端的差频信号做完FFT后，Interferer 和 Reference所对应的尖峰会同时出现在频域上，在SIR = 0dB时，Interferer不会干扰到Reference，在SIR = -3dB时，Interferer会干扰Reference，导致Reference解调错误。

图6 展示了采用不同扩频因子时的LoRa信号并发的情况。可以看到，对接收端的差频信号做完FFT后，在SIR = 0dB时，SF = 9的信号在频域上没有对应尖峰，因此LoRa所说的不同扩频因子之间的信号正交实际上是指这种情况。但是，在SIR = -20dB时，SF = 9的信号在频域上会产生一个宽带的干扰，依然会干扰到SF = 8的解调。

这里值得注意的是，reference信号的尖峰如果出现在300到500之间，那么在SIR不到-20dB的时候就会被干扰到。

根据上述仿真和观察，下述表1和表2给出了在并发情况下，Reference信号能否成功解调的SIR （BER = 1%）。

表1 和表2 展示了仿真和测试结果，在表中所述的SIR 下，Reference信号的BER可以做到约1% 。

并发对定时同步的影响

LoRa多用户并发时，用户信号间的干扰会影响各自信号的Preamble检测和定时同步，从而影响接收端的解调性能。 本节将分析LoRa多用户并发时Preamble被干扰时的信号解调性能。

图7展示了相同扩频因子下， 被干扰信号和干扰源在时间上的7种不同并发情况，其中：

1） Case 1，Case2和Case3 中的被干扰信号都无法正确接收。

2） 在Case 4，Case5和Case6 中，当干扰信号的RSSI小于等于被干扰信号时，被干扰信号有一定概率被正确接收。

3） 在Case7中，当干扰信号的RSSI小于等于被干扰信号时，被干扰信号能够完全被正确接收。

根据上述结果，LoRa多用户并发时，可以得到以下结论:

1) 如果某个用户的Preamble 中的第一个symbol 没有被其余用户信号干扰，那么在其RSSI较大时，有机会能够被正确解调。

2) 如果某个用户的Preamble的最后6个symbols 和Header 都没有被其余用户信号干扰，那么在其RSSI较大时，其能够被正确解调。

3） Preamble 被完全干扰的用户，无法被正确解调。

结论

LoRa所宣传的扩频正交性，需要满足如下条件：

（1） 数据包的前导（Preamble） 不被干扰（SIR要大于一定门限）。

（2） 数据解调：相同SF下SIR > 0dB；不同SF下SIR > -16dB（平均值）。

然而在实际中，LPWAN终端对低功耗有较高的要求，网络不可能频繁的做功率控制，因此上述两点条件在实际使用中较难满足。这也是为什么大多数使用LoRa的物联网开发者和方案商会普遍感觉到网络容量小，终端数量一大就容易产生数据包冲突的原因。

Ref：

Impact of Spreading Factor Imperfect Orthogonality in LoRa Communications

2 LoRa Scalability: A Simulation Model Based on Interference Measurements

听说我们锐捷小伙伴，时不时接到来自鱼塘工作人员通电话，尤其是一个下雨天的时候，频率就会变的高。锐捷要养鱼吗？！哦，原来我们无线小伙伴去做了一个农业物联网项目。数千万鱼塘主都在关注他的鱼和鱼塘，锐捷在背后默默的为他们提供数据传输服务。只要服务器有一点不正常，客户总是早于我们发现，这个时候电话又响起来了！接下来我们邀请我们这个项目的负责人产品经理俞啸东跟我们分享一下。

我们的客户是谁

      “渔家慧”一家在养殖领域探索物联网应用的公司，在鱼塘里场安装探头，用来检测水质、光照以及大气压，回传现场的视频要云平台。农场的工作人员就可以拿着手机了解到鱼塘的水质、光照等情况，还可以通过视频查看鱼塘现场的情况。于此同时，可以回收分析数据，提供给饲料厂家、动物厂商以及地方政府等。
我们都做了啥？

我们来看看渔家慧的产品，这是鱼塘使用的无线智能溶氧仪，可以24 小时在线监测水体溶解氧和水温、水位。鱼塘地处比较偏远的乡村乡镇里，分布广泛且零散。甚至一些地方没有运营商覆盖。渔家慧采用的解决方案是终端—基站——网络平台。 养殖水域检测器采集完数据，如何将数据回传到“渔家慧”云平台，成为了难点。 锐捷给出了Rora解决方案，主要是在渔家慧现有产品上增加了一个Rora无线传输主控板，然后再把数据传输到基站。
再把数据通过我们的基站回传，图标中的产品就是我们物联网基站RG-IBS6110(YJ)
给大家介绍这款产品

RG-IBS6110(YJ)是锐捷网络推出面向全行场景的、基于LoRa广域物联网通讯的低功耗基站；该产品适用于少量终端，需要远距离传输的使用场景，具备低成本部署的特点。

具有长距离覆盖、高并发、网络安全、射频控制等特点，可以配合锐捷网络LoRa通讯模组及物联网控制平台，实现终端接入、数据转发等业务。
接着给大家科普LoRa

LoRa是低功耗广域网通信技术中的一种，是Semtech公司采用和推广的一种基于扩频技术的超远距离无线传输技术，是Semtech射频部分产生的一种独特的调制格式。LoRa这个名字来源于Long Range这个单词，它的最大优点就是长距离传输。LoRa采用一种扩频调制技术：CCS（ Chirp Spread Spectrum ），通过扩频将信号扩展到较宽的频带中，获得扩频增益。
这个方案有难度吗

这个方案最大的难点，在低成本情况下，满足远覆盖和高并发。

比如我们基站是用了2G传输的，我们只能通过软件来改。

在软件上我们花了很多功夫。
客户用的怎么样

我们的产品已经投入给客户使用一年时间了

我们产品主要是渔家慧公司采购，再卖个养殖户

目前已经陆陆续徐采购了6批

客户反馈使用的挺好

当然我们说的不算

你可以去找客户了解一下情况
来自客户的声音

我又采访了渔家慧的负责江先生，他告诉我锐捷提供的方案目前使用情况良好，已经将产品投放到市场上使用，用户反馈不错……

他最看中是锐捷的LoRa通讯模组信号覆盖范围远，低功耗，而且稳定

上一代产品是自研的，使用的是用RF433无线模块，主要问题干扰严重，传输距离近

江先生还特别赞扬了，我们的小伙伴又能干又能吃苦，印象最深刻的是

做外场测试时候是大夏天，天气非常热

锐捷的小伙伴自己搬运，还现场安装，来来回回好几趟

使用下来，唯一的不足，设备量多的话单信道产品信道堵塞，设备电池耗电量加快
听完这个案例，你觉得怎么？都说锐捷无线的小伙伴创造力非凡，考验他们最好的方式就是拿几个项目砸他们，如果你的客户或者合作伙伴有农业物联网传输的难题或者也需要类似渔家慧这套智慧养殖物联网系统，欢迎留言或者私信余啸东

不一样，要看这个型号的设备使用的无线模块是什么，就可以知道使用的是什么了。
24G无线模块工作在全球免申请的ISM频道2400M-2483M范围内，实现开机自动扫频功能，共有50个工作信道，可以同时供50个用户在线。
而LoRa 联盟制订的 LoRaWAN 协议。LoRa 使用星型网络拓扑，旨在让制造商能够使用可互 *** 作的解决方案，更加简便地创建自己的网络，而无需依赖于网络提供商。它还提供了私有网络，在这种网络中网关通常能够与蜂窝基站共存，将空闲容量用于回程。

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