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       在3.1節(jié)的學(xué)習(xí)中，我們了解到了很多關(guān)于LoRa的核心參數(shù)，以及如何配置一個(gè)LoRa包，及碼元長(zhǎng)度，空中飛行時(shí)間等參數(shù)。為了方便大家了解和使用LoRa技術(shù)并計(jì)算上述的參數(shù)，Semtech公司開(kāi)發(fā)了一套LoRa計(jì)算器。根據(jù)芯片類型不同分別是SX126X、SX127X和SX128X三款LoRa計(jì)算器。計(jì)算器內(nèi)容大同小異，都是基于芯片可以配置的參數(shù)進(jìn)行選擇，從而自動(dòng)計(jì)算出需要的參數(shù)。本計(jì)算器工具主要針對(duì)發(fā)射參數(shù)配置情況，對(duì)于接收參數(shù)和功耗參數(shù)等，計(jì)算工具中就沒(méi)有涉及，可以參考產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)。

一、LoRa計(jì)算器講解

        圖3-8所示為SX1261芯片配套使用的LoRa計(jì)算器工具。該SX1261LoRa計(jì)算器有兩個(gè)操作界面，分別是LoRa模式和GFSK模式，是因?yàn)樵撔酒瑫r(shí)支持這兩種制式?，F(xiàn)在的展示是LoRa操作界

面，單擊GFSK可以切換到GFSK界面。本小節(jié)內(nèi)容的重點(diǎn)是LoRa模式。

        界面的左側(cè)是LoRa參數(shù)輸入部分。參數(shù)分為三組主要類型，分別是LoRa模式設(shè)置（LoRaModemSettings）、數(shù)據(jù)包配置（PacketConfiguration）、射頻設(shè)置（RFSettings）。這三組參數(shù)基本包含了LoRa發(fā)射數(shù)據(jù)包需要的主要參數(shù)。

1.LoRa調(diào)制參數(shù)

       SpreadingFactor（SF，擴(kuò)頻因子）：可以設(shè)置5～12這幾種配置（如果使用SX127X計(jì)算器只支持6～12的配置，因?yàn)镾X127X芯片不支持SF=5）。

圖3-8    SX1261LoRa計(jì)算器截圖

 

       Bandwidth（BW，帶寬）：支持7.81，10.42，15.63，20.83，31.25，41.67，62.5，125，250，500kHz這些帶寬參數(shù)配置。一般常使用125kHz，這是LoRaWAN中默認(rèn)信道帶寬配置。

       CodeRate（CR，編碼率）：糾錯(cuò)編碼的使用有四種配置，分別為4/5、4/6、4/7、4/8。其意義是每4b載荷數(shù)據(jù)需要在通信糾錯(cuò)編碼中使用多比特表示，如4/5表示需要5b表示原來(lái)的4b，說(shuō)明額外增 加了1b糾錯(cuò)編碼信息。在LoRa芯片配置中常使用額外1b的糾錯(cuò)編碼。一條通信數(shù)據(jù)中使用的糾錯(cuò)編碼比例越高，這條數(shù)據(jù)在傳輸中的誤包率就越低。在傳輸中，由于噪聲影響，每一比特?cái)?shù)據(jù)都有可能被解調(diào)錯(cuò)誤，當(dāng)有少量數(shù)據(jù)解調(diào)錯(cuò)誤時(shí)有一定概率可以通過(guò)糾錯(cuò)碼還原。LoRa解調(diào)是根據(jù)整個(gè)碼元來(lái)解調(diào)的，如果出錯(cuò)會(huì)使整個(gè)碼元出錯(cuò)，不過(guò)數(shù)據(jù)調(diào)制發(fā)射前采用了交織編碼，糾錯(cuò)碼與數(shù)據(jù)信息已經(jīng)被分配到不同的碼元中傳輸，不會(huì)因?yàn)橐粋€(gè)碼元錯(cuò)誤而導(dǎo)致這一組數(shù)據(jù)無(wú)法還原。使用糾錯(cuò)碼比率越高，糾錯(cuò)能力越強(qiáng)，與此同時(shí)其包內(nèi)冗余數(shù)據(jù)就越多，占用了空中飛行時(shí)間。在實(shí)際的LoRa應(yīng)用中，4/5的配置方式是糾錯(cuò)能力和包長(zhǎng)度平衡的最佳選擇，也是LoRaWAN標(biāo)準(zhǔn)中的常用配置。

       Low Datarate Optimize（低速率優(yōu)化）：采用低速率優(yōu)化后可以使低速率的數(shù)據(jù)傳輸魯棒性增強(qiáng)，但是帶來(lái)的缺點(diǎn)是增加了信號(hào)的飛行時(shí)間。3.1.2小節(jié)的公式計(jì)算中有專門針對(duì)低速率優(yōu)化的計(jì)算。低速率優(yōu)化還可以增強(qiáng)對(duì)抗多普勒頻移，以及增強(qiáng)長(zhǎng)包信號(hào)在一次通信數(shù)據(jù)包內(nèi)由于多徑衰落等影響引起的頻率漂移等。只有在低速率的SF=11和SF=12情況下才需要打開(kāi)頻率偏移功能。

       上述的配置的LoRa調(diào)制模式為物理層配置，是發(fā)射一個(gè)LoRa數(shù)據(jù)包最基本的設(shè)置。對(duì)應(yīng)的接收機(jī)必須開(kāi)啟與發(fā)射機(jī)參數(shù)完全一致的配置才可以進(jìn)行數(shù)據(jù)接收和解調(diào)。數(shù)據(jù)包配置部分的參數(shù)屬于鏈路層配置。

2.數(shù)據(jù)包配置

       Preamble  Length（前導(dǎo)長(zhǎng)度）：前導(dǎo)碼的長(zhǎng)度具有多樣性，針對(duì)一些異步喚醒的應(yīng)用，需要超長(zhǎng)的前導(dǎo)碼，有的前導(dǎo)碼長(zhǎng)接近1s或更長(zhǎng)。一般應(yīng)用中經(jīng)常配置的前導(dǎo)碼長(zhǎng)度為8個(gè)碼元。

       Payload Length（載荷長(zhǎng)度）：此長(zhǎng)度是根據(jù)客戶需求而定的，最小是1B，最大長(zhǎng)度需要滿足各國(guó)家／地區(qū)無(wú)線電規(guī)范，太長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致空中飛行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而違反規(guī)范。需要注意的是，每增加1B長(zhǎng)度的載荷，其空中飛行時(shí)間不會(huì)連續(xù)增加，而是增加一定數(shù)量的載荷后一次性地增加飛行時(shí)間。這是因?yàn)檩d荷數(shù)據(jù)需要先經(jīng)過(guò)交織器的交織編碼處理，而交織器有一定的數(shù)據(jù)容量。比如在SF=10的配置下，增加1～5B的載荷，需要發(fā)送的碼元都需要額外增加5個(gè)。在糾錯(cuò)編碼為4/5的配置下，交織器為SF=10行、CR+1=5列，交織內(nèi)有50b數(shù)據(jù)，其中40b為有效載荷，10b為前向糾錯(cuò)編碼。所以每5B的載荷數(shù)據(jù)需要5個(gè)碼元來(lái)攜帶。

       Header    Mode（幀頭模式）和CRC（循環(huán)冗余校驗(yàn)）可以通過(guò)軟件設(shè)置開(kāi)啟和關(guān)閉。

3.射頻參數(shù)配置