lora是一種實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離低功耗的無線調(diào)制技術(shù)。實(shí)際測(cè)試，在深圳這種高樓林立的地方不加PA也可以達(dá)到上千米的傳輸距離。如果放在空曠沒有什么障礙物的地方達(dá)到3-5km也是不成問題。

那么lora相比于傳統(tǒng)的無線調(diào)制之所有可以傳輸更遠(yuǎn)的距離，歸功于lora使用了擴(kuò)頻、跳頻、向前糾錯(cuò)等等關(guān)鍵特性。而關(guān)于跳頻和擴(kuò)頻很多人把他放在一起來說，讓初接觸者不免產(chǎn)生疑問，擴(kuò)頻和跳頻到底有什么關(guān)系，為什么這兩個(gè)特性可以提高傳輸距離。下面就一起來梳理梳理：

載波頻率

首先要明確一點(diǎn)，你要了解無線通信的基礎(chǔ)知識(shí)，我們?nèi)臻L(zhǎng)生活中接觸到的各種無線通信都是把真實(shí)的有效信號(hào)和載波信號(hào)進(jìn)行一個(gè)調(diào)制而發(fā)向空中的。這里關(guān)鍵地方就是弄清楚一個(gè)載波頻率。比如現(xiàn)在的wifi路由器有2.4g的還有5g的，這里的2.4g和5g就是一個(gè)載波頻率，而你上網(wǎng)的各種數(shù)據(jù)就乘坐2.4g或者5g的載波在路由器和手機(jī)之間來回穿梭。另一個(gè)例子就是在聽收音機(jī)的時(shí)候，聽到廣播里播放：廣大聽眾朋友好，這里是FM95.6。有木有很熟悉，這里的FM指的就是調(diào)制模式，而95.6呢就是載波頻率，所以你聽到的聲音就是坐著95.6mhz的空中列車到達(dá)你的收音機(jī)，進(jìn)而經(jīng)過收音機(jī)的解調(diào)后播放出來。下面這張圖是收音機(jī)無線信號(hào)調(diào)制的一個(gè)圖：

明白了基本無線通信的載波，我們?cè)倩貧w正題，繼續(xù)探討lora。lora同樣也是把有效數(shù)據(jù)和載波進(jìn)行調(diào)制而發(fā)送出去的。而lora的調(diào)制相比于上圖所示的的AM調(diào)幅和FM調(diào)頻就復(fù)雜很多，但是本質(zhì)都是相同的，把真實(shí)信息放在載波頻率上向空中發(fā)送或者接收空中的無線電波再進(jìn)行解調(diào)。

LORA跳頻

下面再聊本文的核心問題：跳頻。而如果上面的基礎(chǔ)知識(shí)弄明白了，跳頻就很好理解，跳頻就是不斷的變換載波頻率。lora芯片sx127x本身就是支持跳頻的，它可以設(shè)定一個(gè)時(shí)間段，我們后面簡(jiǎn)稱為t1。發(fā)送端在經(jīng)過t1之后，載波頻率就會(huì)切換到下一個(gè)設(shè)定的值，再經(jīng)過t1之后，載波頻率又會(huì)進(jìn)行一次切換。而接收端就要和發(fā)送端約定好跳頻的規(guī)律，也就是維護(hù)同一張?zhí)l表，知道下一次該往哪個(gè)頻率切換。

如上圖所示，在一開始lora使用的載波頻率是433mhz，經(jīng)過t1時(shí)間之后跳到435mhz，再經(jīng)過t1后跳到431mhz……等等就這樣一直變換發(fā)送的頻率，這個(gè)就是lora的跳頻。

有同學(xué)可能會(huì)有疑問，這個(gè)跳頻的頻率設(shè)定要遵循什么規(guī)律嗎，下次我該設(shè)定要跳到多少mhz呢？這個(gè)首先你要確定你使用的lora芯片是什么型號(hào)的，比如sx1276和1278支持的頻率范圍是不一樣的，理論來說在lora芯片支持的頻率范圍內(nèi)都可以跳，具體下次跳到哪一個(gè)都可以通過軟件自己靈活配置。但是考慮實(shí)際情況，有些頻率點(diǎn)就不建議設(shè)定，例如每個(gè)國(guó)家都是有無線電使用條例的，在某些頻率是不允許發(fā)射無線電信號(hào)的，所以國(guó)家不允許的頻率點(diǎn)是要規(guī)避的。還有要考慮到天線的匹配，你使用的天線在哪個(gè)頻率范圍更能發(fā)揮它的優(yōu)勢(shì)等等

明白了跳頻的概念，那么跳頻的作用又是什么呢：

增加抗干擾，比如現(xiàn)在空中的433mhz一直有數(shù)據(jù)在傳送，你也使用433mhz的時(shí)候就產(chǎn)生干擾的可能性就比較大。所以跳頻就可以跳到例如435mhz頻段避免和其他人發(fā)送無線頻率沖突

有些國(guó)家有規(guī)定，在一個(gè)信道上（也就是一個(gè)頻率點(diǎn)）發(fā)送的無線信號(hào)持續(xù)時(shí)間不能超過一定的時(shí)間。通俗來說就是你不能一直占用這個(gè)頻率，所以這個(gè)時(shí)候跳頻就可以發(fā)揮作用

擴(kuò)頻

關(guān)于擴(kuò)頻要明白和跳頻是不同的概念。擴(kuò)頻和載波頻率也沒有直接的關(guān)系。

不管是藍(lán)牙，wifi，還是lora，載波上載的都是數(shù)字信號(hào)。也就是如果你把發(fā)送的無線信號(hào)進(jìn)行拆分來看的話，也就是載的0、1這種有效信號(hào)。你可以簡(jiǎn)單的理解為傳輸過程中某一種波形代表0，另一種波形代表1。如何區(qū)分0和1的信號(hào)這里不做深究，可自行參考資料。

lora調(diào)制傳輸中的0和1這種一位數(shù)據(jù)是用碼片來代表的。碼片你可以理解為在載波頻率帶寬等其他無線參數(shù)設(shè)定一致的情況下。發(fā)送一個(gè)碼片的時(shí)間是固定的。而擴(kuò)頻擴(kuò)的是什么呢，就是用多少個(gè)碼片來代表一位數(shù)據(jù)。先看下圖：

在lora軟件配置的過程中，有個(gè)參數(shù)叫做擴(kuò)頻因子，這個(gè)就是用來設(shè)定擴(kuò)頻相關(guān)的。一共有6-12七個(gè)等級(jí)，而我這里就列出來四個(gè)作為分析。如圖所示，擴(kuò)頻因子最小設(shè)定值為6，這個(gè)時(shí)候就代表用64個(gè)碼片來代表一位。當(dāng)擴(kuò)頻因子設(shè)定為7時(shí)，就要用128個(gè)碼片來代表一位。所以可以看到設(shè)定的擴(kuò)頻因子越大，對(duì)應(yīng)的碼片數(shù)量越多，這樣傳輸一位的時(shí)間就會(huì)更長(zhǎng)。擴(kuò)頻因子和對(duì)應(yīng)的碼片數(shù)量也是有一定關(guān)系，2的6次方是64，2的7次方是128……

所以可以得出來結(jié)論，擴(kuò)頻因子的設(shè)定的越大，抗干擾能力會(huì)越強(qiáng)，但是傳輸速率就會(huì)降低。也就是犧牲了傳輸速度而換來了高抗干擾性。這樣你也可以明白lora為什么不適合傳輸很大的數(shù)據(jù)量。
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