Tôi đang cố gắng tìm hiểu mối quan hệ thực tế giữa các chip LoRa, "tiếng kêu", ký hiệu và bit. Tôi không có nghĩa chỉ là các phương trình liên quan đến các tỷ lệ khác nhau, nhưng thực sự làm thế nào những điều này liên quan đến định lượng.

Tài liệu Semtech AN1200.22 Cơ bản điều chế LoRa ™ chứa một số phương trình và định nghĩa cơ bản liên quan đến các tỷ lệ khác nhau. Theo như tôi có thể hiểu, tốc độ chip CR luôn luôn bằng số với băng thông được chọn. Vì vậy, nếu băng thông được chọn = 125 kHz, tốc độ chip là 125.000 chip / giây. Ký hiệu BW sau đó được sử dụng thay thế cho nhau với tốc độ chip.

Các yếu tố lây lan liên quan đến chip và biểu tượng. . Vì vậy, tốc độ ký hiệu SR có liên quan đến tốc độ chip (dưới dạng BW):$2^{SF} chips = 1 \ symbol$

$SR = \frac{BW}{2^{SF}}$

Khi thực hiện điều chế LoRa, cứ 4 bit dữ liệu sẽ được mã hóa thành tổng số 5, 6, 7 hoặc 8 bit dưới dạng sửa lỗi chuyển tiếp và chúng được chọn bằng cách đặt tốc độ mã hóa CR = 1, 2, 3, 4. Vì vậy, tốc độ thực tế của các bit dữ liệu người dùng phải được giảm theo hệ số:

.$BR_{user} = BR\frac{4}{4+CR}$

Điều này kết luận những gì tôi nghĩ rằng tôi hiểu cho đến nay. Tôi không biết chip hoặc biểu tượng thực sự là gì . Ví dụ, có một thuật ngữ SF bổ sung trong mối quan hệ cuối cùng giữa băng thông và tốc độ bit thô mà tôi không hiểu.

$BR = SF\frac{BW}{2^{SF}}\ = SF \cdot SR$

Điều này nói rằng một ký hiệu tương đương với các bit SR hoặc từ 6 đến 12 bit trong cài đặt có sẵn LoRa. Đúng không?

Tôi đã tìm thấy ở đây (cũng vậy, xem sau 13:00 trong video EDIT này: video về cuộc nói chuyện gần đây và chuyên sâu hơn ) một định nghĩa về tốc độ chirp như là lần đầu tiên của tần số df / dt. Điều đó sẽ cho nó đơn vị của nhưng biểu thức hiển thị ở đó là khác nhau. Có lẽ đây là tốc độ quét hoàn toàn (chirps), thay vì tốc độ thay đổi tần số?$time^{-2}$

ở trên: ảnh chụp màn hình từ đây .

Câu hỏi: Mối quan hệ giữa chip và "tiếng kêu" - các chip có thể được phân biệt trực quan trong quang phổ - người ta có thể thấy mỗi chip bắt đầu và kết thúc ở đâu không? Ngoài ra, có thực sự có từ 6 đến 12 bit cho mỗi ký hiệu không?

Dưới đây là một số minh họa về phổ của tín hiệu LoRa. Có vẻ như trong mỗi tiếng hót, trung bình có một sự thay đổi tần số tức thời trên mỗi giai đoạn tiếng kêu danh nghĩa, nhưng tôi không biết liệu điều đó có nói chung không.

ở trên: Phổ LoRa từ LinkLabs: "LoRa là gì?" .

ở trên: Phổ LoRa từ Giải mã Giao thức LoRa IOT với RTL-SDR .

ở trên: ảnh chụp màn hình từ Reversing LoRa (PDF).

ở trên: từ Giải mã LoRa - được cắt từ đây .

LoRa là một điều chế trải phổ dựa trên chirp. Một biểu tượng là một tiếng hót líu lo .

Để tạo các ký hiệu / tiếng kêu, modem điều chỉnh pha của bộ tạo dao động. Số lần mỗi giây mà modem điều chỉnh pha được gọi là tốc độ chip và xác định băng thông điều chế . Tốc độ chip là một phân vùng trực tiếp của tần số thạch anh (32 MHz).

Example for 125 kHz LoRa:

125 kHz modulation bandwidth
    = 125000 chips per second
    = 8 µs per chip

modulation bandwidth < occupied spectral bandwidth < channel spacing (typ 200 kHz)

Tiếng kêu cơ bản chỉ đơn giản là một đoạn nối từ fmin đến fmax (up-chirp) hoặc fmax đến fmin (down-chirp). Tiếng kêu mang dữ liệu là tiếng kêu được dịch chuyển theo chu kỳ và sự dịch chuyển theo chu kỳ này mang thông tin.

Các yếu tố lây lan xác định hai giá trị cơ bản:

• $2^{SF}$
• số lượng bit thô có thể được mã hóa bằng ký hiệu đó là SF

Lý do là một biểu tượng, với chiều dài của chip N, có thể được dịch chuyển theo chu kỳ từ vị trí 0 sang N-1. Vị trí "tham chiếu" được đưa ra bởi các biểu tượng không dịch chuyển ở đầu khung LoRa. Vì vậy, sự dịch chuyển theo chu kỳ này có thể mang các bit thông tin log2 (N). Nếu N là lũy thừa của hai, toán học hoạt động tốt.

Example for SF 7

A SF 7 symbol is 128 chips long
    = 1.024 ms @125kHz modulation bandwidth
    = 512 µs @250kHz modulation bandwidth
    = 256 µs @500kHz modulation bandwidth

A 128-chip long symbol can by cyclically shifted from 0 to 127 positions, and that shift
carries 7 bits of raw information:
    ~ 6.8 kbps raw @125kHz modulation bandwidth
    ~ 13.7 kbps raw @250kHz modulation bandwidth
    ~ 27.3 kbps raw @500kHz modulation bandwidth

Do tiếng ồn, quá trình điều chế / giải điều chế này đưa ra các lỗi và đó là lý do tại sao một mã sửa lỗi được thêm vào. Đối với một trọng tải thông thường, 25% (CR1) hoặc 50% (CR2) dự phòng được thêm vào trước khi điều chỉnh tiếng kêu. Trong thực tế, dữ liệu được gửi bởi người dùng cũng được trộn lẫn để có được các thuộc tính sửa lỗi tốt hơn.

Tốc độ dữ liệu thô và sửa lỗi xác định tốc độ dữ liệu danh nghĩa. Để có được tốc độ dữ liệu tối đa hiệu quả mà một thiết bị có thể truyền tải, bạn phải tính đến:

• giới hạn chu kỳ nghĩa vụ pháp lý, nếu có, của ban nhạc bạn phát ra
• tổng phí của phần mở đầu LoRa, tiêu đề và CRC cho mỗi khung được gửi (ảnh hưởng đáng kể khi các khung ngắn được gửi)
• tổng phí giao thức của bạn cho mỗi khung hình (cũng rất quan trọng đối với các khung ngắn)

Biên tập:

Tôi đã thêm (màu đỏ) ranh giới của tiếng kêu để hiệu ứng của dịch chuyển theo chu kỳ dễ hiểu hơn. Ngoại trừ một vài ký hiệu đặc biệt ở cuối đoạn mở đầu báo hiệu bắt đầu khung, tất cả các tiếng kêu trong khung LoRa đều có cùng độ dài. Tần số dường như "nhảy xung quanh" khá nhiều, nhưng không có sự gián đoạn trong pha sẽ dẫn đến một lượng lớn các sóng hài không mong muốn trên toàn dải.

Các định nghĩa

Vì vậy, một chút , biểu tượng , chip và chirp , và những điều này có nghĩa là gì?

Bit

Bit là đơn vị thông tin nhỏ nhất. Hầu hết thời gian, chúng tôi cố gắng gửi các bit này từ người gửi (TX) đến người nhận (RX).

Để gửi các bit này đến RX, họ phải đi qua một số loại phương tiện để đến đích. Nó có thể là bất kỳ kim loại, không khí, nước, sợi quang, vv, bất kỳ loại phương tiện nào bạn có thể tưởng tượng.
Mỗi cái đều có ưu điểm, nhược điểm và những đặc điểm riêng, nhưng chúng tôi chủ yếu sử dụng chúng vì chúng tôi cần bù đắp cho những thiếu sót của các phương tiện truyền thông khác.
Sợi quang được sử dụng bởi vì chúng truyền tín hiệu tốt hơn với ít hơn độ suy giảm so với truyền không dây sử dụng không khí là trung bình và ít tốn kém hơn so với truyền thông dựa trên đồng nếu chúng ta đang nói về khoảng cách xa.
Nhược điểm của phương tiện này là bạn không thể truyền sức mạnh qua nó, nó sẽ là vô nghĩa. Bạn không thể sử dụng lại năng lượng này vào cuối, vì vậy nếu bạn muốn cấp nguồn cho thứ gì đó trong khi bạn đang truyền thông tin, bạn sẽ phải sử dụng đồng.
Tốc độ bit là số bit được truyền hoặc xử lý trên mỗi đơn vị thời gian.

Biểu tượng

Nếu bạn muốn truyền qua các loại phương tiện khác nhau này, bạn phải mô tả và truyền các bit thông tin đó theo cách mà nó sẽ đến đích.
Một biểu tượng đại diện cho một hoặc nhiều bit dữ liệu, nó có thể là một dạng dạng sóng hoặc mã .
Tốc độ biểu tượng là số lượng thay đổi biểu tượng trên mỗi đơn vị thời gian, nó có thể bằng hoặc nhỏ hơn tốc độ bit. Tốc độ biểu tượng còn được gọi là tốc độ baud và tốc độ điều chế.

Dưới đây là một ví dụ về loại mã dòng tồn tại và loại điều chế .

Chip

Chip là thành phần nhị phân cơ bản của chuỗi dữ liệu trong bối cảnh truyền phổ rộng và để tránh nhầm lẫn, họ đặt tên nó khác với bit.

Phổ trải rộng là ý tưởng để dữ liệu của bạn được truyền qua băng thông, theo cách này, việc truyền sẽ trở nên dư thừa hơn, ít bị nhiễu hơn. Nếu bạn muốn đạt được độ tin cậy tương tự mà không cần sử dụng phổ trải rộng, bạn sẽ phải truyền trong một băng tần hẹp với công suất tương đối cao. Điều này gây nhiễu các truyền dẫn khác và đi ngược lại toàn bộ quan điểm viễn thông, rằng bạn truyền thông tin thành công mà không làm phiền truyền dẫn của bất kỳ ai khác.
Tốc độ chip là số lượng chip được truyền hoặc nhận trên mỗi đơn vị thời gian và nó lớn hơn nhiều so với tốc độ ký hiệu, nghĩa là nhiều chip có thể đại diện cho một ký hiệu.

Tốc độ ký hiệu thấp hơn hoặc bằng tốc độ bit, tốc độ chip cao hơn tốc độ ký hiệu và cũng cao hơn tốc độ bit.

Trong tài liệu Semtech AN1200.22 ở trang 9-10, các công thức sau đây được sử dụng:

Hai phương trình đầu tiên có thể được nối, nó sẽ là: $R_b = SF\cdot R_s$và nếu bạn thay thế phương trình này sang phương trình thứ ba, bạn sẽ nhận được: $R_c = \cfrac{R_b}{SF} \cdot 2^{SF}$.
Bạn không thể có hệ số lây lan là 0, vì bạn sẽ chia cho số không. Số nhỏ nhất bạn có thể nhập làm hệ số lây lan là 1 và trong trường hợp$100\ bps$, tốc độ chip sẽ là $200\ cps$, vì vậy nó đúng, rằng:

Nếu bạn quan tâm đến những công nghệ trải phổ khác tồn tại sử dụng khái niệm chip, hãy kiểm tra phương pháp truy cập Mã phân chia nhiều quyền truy cập .

Tiếng hót líu lo

Tiếng chirp là tín hiệu trong đó tần số tăng (chirp tăng) hoặc giảm (chirp xuống). Trong QPSK, BPSK và nhiều loại điều chế kỹ thuật số, họ đã sử dụng sóng hình sin làm biểu tượng, nhưng trong CSS họ sử dụng tiếng kêu, không thay đổi điện áp / công suất theo thời gian, nhưng thay đổi tần số theo thời gian.

-Để được tiếp tục-
Tôi cần xem lại câu trả lời từ phần chip, vì tính toán mọi thứ từ hai tài liệu ( 1 , 2 ) không cho kết quả giống nhau, và trong video vẫn chưa rõ chúng ta sẽ làm gì chip hoặc ký hiệu trong tín hiệu điều chế CSS.

Tài nguyên

Chip

Trải phổ

Kỹ thuật điều chế

Tốc độ bit, ký hiệu và chip

Đọc thêm

Tốc độ bit so với tốc độ Baud

Kỹ thuật ghép kênh

Kỹ thuật điều chế kỹ thuật số hiện đại

Lý thuyết về truyền thông phổ rộng

Hệ thống thông tin vệ tinh: Hệ thống, Kỹ thuật và Công nghệ

Một số ứng dụng và phép đo Công nghệ trải phổ (CSS)

Truyền kỹ thuật số: Giới thiệu hỗ trợ mô phỏng với VisSim / Comm (Tín hiệu và công nghệ truyền thông)