「Получить знания」Что вы знаете о технологии расширения спектра LoRa?

LoRa (Long Range) — это протокол малой мощности глобальной сети (LPWAN), основанный на технологии расширенного спектра, который в основном используется для беспроводной связи на большие расстояния между устройствами Интернета вещей (IoT). Технология LoRa использует модуляцию с расширенным спектром, обеспечивая хороший баланс между низким энергопотреблением и передачей на большие расстояния.

Технология предварительного чтения спектра — это технология, которая использует для передачи информации спектр, значительно превышающий полосу пропускания сигнала. При связи с расширенным спектром передаваемые информационные данные модулируются с использованием псевдослучайного кодирования, тем самым расширяя их спектр перед передачей. На принимающей стороне одно и то же кодирование используется для обработки демодуляции и корреляции для восстановления исходных информационных данных. Это широкополосная система кодированной передачи. 

В линии передачи связи с расширенным спектром информация сначала модулируется с использованием методов расширенного спектра, а затем передается с помощью методов радиочастотной модуляции. В приемной линии после понижающего преобразования применяется схема сжатия расширенного спектра. Это можно понимать как добавление модуляции расширенного спектра и сжатия спектра с расширением двух модулей к существующему радиочастотному тракту.

Характеристики модуляции расширенного спектра

Сильная защита от помех:  технология расширения спектра обладает сильной защитой от помех, которую можно разделить на устойчивость к широкополосным помехам и узкополосным помехам. Под широкополосной помехой можно понимать интерференционный сигнал с высоким фоновым шумом, а под узкополосной помехой – импульсные сигналы.

Высокая степень маскировки:  сигналы с расширенным спектром имеют сильную маскировку. Из-за широкой полосы пропускания и низкой плотности мощности сигнала с расширенным спектром, как только сигнал расширяется, он оказывается полностью ниже минимального уровня шума и не может быть обнаружен по энергоемкости.

Множественный доступ с расширенным спектром: технология  множественного доступа с расширенным спектром позволяет нескольким устройствам одновременно обмениваться данными в одном и том же диапазоне частот, не создавая помех друг другу. Разные устройства могут использовать разные коэффициенты расширения, и сигнал каждого устройства передается с использованием разных методов модуляции. 

Высокое использование спектра: Технология расширения спектра отличается высоким использованием спектра и большой  пропускной  способностью, что позволяет осуществлять связь на большие расстояния при относительно низкой мощности передачи. Это уменьшает использование ресурсов спектра. Различные коэффициенты расширения позволяют нескольким устройствам использовать одну и ту же полосу частот, что еще больше улучшает использование спектра.  

Точное позиционирование и определение диапазона:  технология расширения спектра обеспечивает точную синхронизацию, диапазон и позиционирование. Технология UWB (сверхширокополосный) использует эту характеристику, передавая сверхширокополосные импульсные сигналы сверхкороткой длительности для достижения точного позиционирования.

Общие системы с расширенным спектром делятся на  расширенный спектр с прямой последовательностью (DSSS), расширенный спектр со скачкообразной перестройкой частоты (FHSS) и расширенный спектр со скачкообразной перестройкой времени (THSS).  Спектр расширения прямой последовательности можно дополнительно разделить на широкополосный спектр расширения и узкополосный спектр расширения. Расширенный спектр со скачкообразной перестройкой частоты можно разделить на быструю и медленную скачкообразную перестройку частоты. Широкополосный спектр с линейным ЛЧМ-сигналом и гибридный спектр с расширенным спектром также подпадают под технологию расширения спектра, сочетающую в себе характеристики этих трех распространенных методов расширения спектра. 

Особенности интерфейсных модулей NiceRF и модулей  беспроводной передачи данных с использованием технологии расширения спектра LoRa

Большое расстояние передачи :благодаря высокой чувствительности приема эти модули могут обеспечить большую дальность передачи.

Низкое энергопотребление и низкая стоимость: модули LoRa обеспечивают сверхнизкое энергопотребление даже на больших расстояниях. Кроме того, LoRa обладает высокой пропускной способностью, позволяя одному шлюзу LoRa подключаться к тысячам узлов LoRa, что значительно снижает затраты на модули и проводку. Это делает его широко распространенным и применяемым на больших площадях.

Высокая чувствительность: технология модуляции LoRa выполняет уникальную обработку расширения спектра сигнала .  При эквивалентной скорости передачи данных модуляция с расширенным спектром обеспечивает более высокую чувствительность по сравнению с традиционной модуляцией FSK. Повышенная чувствительность приема делает его пригодным для передачи на большие расстояния и в сценариях, требующих высокой надежности.

Высокая безопасность: в модулях LoRa используется встроенная технология двухточечного шифрования данных AES-128, обеспечивающая безопасность передачи данных.

Сильная защита от помех : беспроводная технология LoRa представляет собой особый тип технологии с расширенным спектром. Используя высокий коэффициент расширения, он может передавать данные небольшой емкости в широком радиоспектре. Даже когда сигналы одновременно отправляются на хост, используя одну и ту же частоту, они не мешают друг другу, обеспечивая надежную защиту от помех.

Низкая скорость передачи данных: L oRa имеет относительно низкую скорость передачи данных, обычно от нескольких сотен до нескольких десятков Кбит/с. Чем ниже скорость передачи данных, тем больше расстояние передачи. Это делает его более подходящим для приложений, требующих низкой скорости или небольшой передачи данных.

Благодаря сверхдальнему расстоянию передачи и характеристикам низкого энергопотребления технология LoRa имеет широкие перспективы применения в сфере Интернета вещей (IoT). Например, в умных городах LoRa можно использовать в интеллектуальном освещении, интеллектуальной парковке и интеллектуальных системах безопасности для достижения эффективного управления городом. В сельскохозяйственном секторе LoRa может применяться для мониторинга почвы, погоды и аквакультуры, повышая производительность сельского хозяйства. Кроме того, в логистике и управлении цепочками поставок технология LoRa может использоваться для отслеживания товаров и управления складами, повышая эффективность и точность логистики.