无线电接口 LoRa / LoraWAN。调制方式。

LoRa（远距离）是一种专为远距离、低功耗和可靠数据传输设计的无线通信技术。其抗干扰性极强，是物联网应用、远程传感和低功耗广域网络（LPWAN）的理想选择。

AM - 振幅调制（Amplitude Modulation）
FM - 频率调制（Frequency Modulation）

调制（Modulation）：调制是通过改变载波信号的频率、振幅或相位，将信息编码到载波信号上的过程，从而实现有用信号的远距离传输。

 

AM（振幅调制）：振幅调制是一种通过根据信息信号成比例改变载波信号的振幅，同时保持频率和相位恒定的调制方式。
FM（频率调制）：频率调制是一种通过根据信息信号成比例改变载波信号的频率，同时保持其振幅恒定的调制方式。
LoRa的调制技术：LoRa采用基于线性频率调制（啁啾扩频，CSS）的组合调制技术。该方法中，信号的频率在设定范围内从低到高（或反向）持续变化。
LoraWAN调制：LoraWAN调制指线性频率调制（LFM）或啁啾扩频（CSS），属于未调制的载波信号类型。

 

无线电接口 Lora / LoraWAN。调制方式

LoRa 中的啁啾调制包含不规则的周期中断，这意味着周期可在任意点停止，而非遵循等时间间隔。此特性引入了时间偏移，使 LoRa 信号抗干扰能力更强，即使在嘈杂环境中也能提升信号识别能力。

 

LoRaWAN调制：LoRaWAN调制发生在周期中间某一点“中断”并启动新周期，这可以理解为对周期的时间偏移。

无线电接口。扩频因子（Spreading Factor）

扩频因子（SF）：指LFM信号中频率变化的“速度”。SF值越高，频率变化越慢。
SF每增加1个单位，意味着周期（Chirp）时间加倍。对于SF=7且带宽125 kHz的情况，啁啾持续时间为1.024毫秒。

啁啾长度影响信号噪声，提升输出端的信号识别能力。即使能量较低且RSSI水平降低，仍能识别信号。
可将SF视为“变焦镜头”——SF值越高“放大”以获得更远距离，但数据传输更慢。
扩频因子越高=通信距离越远，但数据传输越慢。

数据编码（Data Encoding）

编码（Coding）：在传输的用户数据中添加冗余（控制）信息，以提高接收成功的概率。
冗余程度由编码率（CR）比值决定，例如4/5表示每传输5个比特中，4个为有用数据，1个为控制（冗余）比特。
CR值决定有用信息的传输速率。LoraWAN使用的编码率范围为4/5至4/8。

数据传输速率：对于125 kHz信道带宽，以比特/秒（bps）为单位的数据传输速率取决于扩频因子（SF）和编码率（CR）。

LoRa信号示例

数据速率与传播距离的相互依赖关系。

参考文献:

https://en.wikipedia.org/wiki/Signal_modulation

https://www.researchgate.net/figure/Example-of-LoRa-Signal_fig2_348345539

https://www.youtube.com/watch?v=yHocu_n2udI

https://www.researchgate.net/figure/LoRa-Spreading-Factor-SF-Bitrates-and-Time-on-Air-LoRa-is-chosen-as-the-wireless_fig7_324043563