LoRa と LoRaWAN: 簡単なガイド

無線インターフェース LoRa / LoraWAN。変調

LoRa (Long Range) は、長距離、低電力、信頼性の高いデータ伝送用に設計された無線通信技術です。干渉に対する耐性が非常に高く、IoT アプリケーション、リモートセンシング、低電力広域ネットワーク (LPWAN) に最適です。

AM - 振幅変調

FM - 周波数変調

変調： 変調とは、周波数、振幅、位相を変化させることで搬送信号に情報をエンコードし、遠くまで有用な信号を伝送できるようにするプロセスです。

振幅変調(AM) は、周波数と位相を一定に保ちながら、搬送信号の振幅を情報信号に比例して変化させる変調の一種です。

周波数変調(FM) は、振幅を一定に保ちながら、搬送信号の周波数を情報信号に比例して変化させる変調の一種です。

LoRa は、線形周波数変調 (チャープ拡散スペクトル、CSS)に基づく複合変調技術を使用します。この方法では、信号の周波数は定義された範囲内で低から高へ (またはその逆) 連続的に増加します。

LoraWAN 変調は、LFM (線形周波数変調) または CSS (チャープ拡散スペクトル) を指します。搬送波 (非変調) 信号のタイプ。

LoRa のチャープ変調は不規則なサイクル中断で構成されており、サイクルは等間隔ではなく任意の時点で停止できます。この機能により時間シフトが導入され、LoRa 信号は干渉に対してより堅牢になり、ノイズの多い環境でも信号認識が向上します。

LoRaWAN 変調は、中間ポイントの 1 つでサイクルを「中断」し、新しいサイクルを開始するときに発生します。これは、サイクルの時間シフトとして解釈できます。

拡散係数 (SF) - LFM 信号における周波数変化の「速度」。SF が高いほど、周波数変化は遅くなります。

SFを1単位変更すると、サイクル（チャープ）時間が2倍になります。SF =7および125kHz帯域幅の場合、チャープ持続時間は1.024ミリ秒です。

チャープの長さは信号ノイズに影響し、出力時の信号認識を向上させます。これにより、エネルギーが低く、RSSI レベルが低下した場合でも信号を認識できるようになります。

SF を「ズームレンズ」と考えてください。SF が高いほど、ズームインして範囲が広がりますが、データの送信速度は遅くなります。

拡散係数が高いほど、範囲は広くなりますが、データの速度は遅くなります。

コーディング- 送信されたユーザーデータに冗長 (制御) 情報を追加して、受信成功の可能性を高めます。

冗長性のレベルは、 4/5などのコードレート (CR)比によって決まります。これは、送信される 5 ビットごとに4 ビットが有効なデータであり、 1 ビットが制御 (冗長) ビットであることを意味します。

CR値は、有用な情報の伝送速度を決定します。LoraWAN は 4/5 から 4/8 の Coderate を使用します。

125 kHzチャネル帯域幅のデータ伝送速度 (ビット/秒 (bps)) は、拡散係数 (SF)とコードレート (CR)によって異なります。