lora传输时间计算介绍

电磁波主要传播为地波,天波,视线传播三种:

• 地波： 频率较低(约2MHz以下)趋于沿弯曲的地球表面传播,有一定的绕射能力。

  
  

• 天波(2Mhz~30Mhz)：该频率能被电离层反射,我们可以利用电离层反射的传播为天波。

  
  

• 视线传播(30Mhz以上)：该频率电磁波不能被反射,而且沿地面绕射的能力也小,所以只能类似光波一样视线传播.(这也是为什么为什么频率越高穿透能力越强的原因,因为不能绕射,只能穿透,但是穿透会造成大量能力损失,所以也就是为什么频率越高,相对传输距离越近)也可以从自由空间损耗公式：

  Ls=20Lgf(MHz)+20Lgd(Km)+32.4看出,d:为距离,在距离不变的情况,f(频率)越高,Ls(损耗)越大。

1:为获得较高辐射效率,天线尺寸必须与波长比拟,常为λ/4,又由于c=λf,

f为频率,基本上基带信号都在较低频率段,若不调制,则需要很长的天线,这无法实现

2:把多个基带信道分别搬移到不同的载频处,实现信道多路复用,提高信道利用率

3:扩展信号带宽,提高系统抗干扰能力,实现传输带宽与信噪比互换.

编码率CR:

数据流中有用部分的比例.

设编码序列的信息码元数为k，总码元数为n,则比值k/n就是码率,而监督码元数(n-k)和信息码元数k之比(n-k)/k为冗余度;

编码目的:

以降低信息传输速率为代价提取高传输可靠性.

带宽BW:

单位时间能通过链路的数据量。通常以bps来表示，即每秒可传输之位数。

理解:带宽相当于公路,公路越大,能同时跑的车辆越多,单位时间数据量越多,所以BW越大,速度越快.(但是会牺牲接收灵敏度)

码元传输速率:

单位时间传送码元的数目,当码元数为1时,则又称为比特率.

理解:在马路(带宽)上开车(码元),但是车上可以载多个人.只有一个车载一个人的时候才为比特率,无线模块的Rs都为比特率.

扩频因子SF:

扩频LoRa®调制是通过多个信息芯片表示每个比特的有效载荷信息来实现的。传播信息的发送速率称为符号速率(Rs)，符号速率和芯片速率之间的比率是传播因子，表示每比特信息发送的符号数。

理解：简单来说,以前的每一个数据bit都要与扩频因子相乘,

好处：因为是正交的,所以不同扩频可以在相同信道而不受干扰.

2示例
以下都以SF:7 BW:125k CR:4/5为例

• Rs符号速率:

  Rs = BW/(2^SF)

  SF:扩频因子

  BW:带宽

  则Ts = (2^7)/BW=1.024kbps

• 空中速率:

  Dr = SF*BW/(2^SF)*CR

  SF:扩频因子

  BW:带宽

  CR:编码率

  Dr=7*125/(2^7)*4/5=5.46875≈5.47kbps

  
  

  
  

LowDataRateOptimze:

即低速率下数据持续时间太久，为了鲁棒性,所以需要开启低速率优化.

• 前导码持续时间:

  Tpreamble = (npreamble + 4.25)Tsym

  Tsym  :  1/Rs

  npreamble ：设置的前导码长度

  如：npreamble设置为12 则Tpreamble = (12+4.25)* Ts =16.25*1.024=16.64ms

  
  

• 负载持续时间:

  Tpayload = npayload * Ts

  npayload = 8 + (  max(ceil[](CR+4)  , 0  )

  PL:负载长度,即发送数据长度

  SF:扩频因子

  IH:当使能header为0,没体现header为1

  DE: 当启用LowDataRateOptimze为1

  CR:芯片设置的编码率

  CRC:开启CRC功能为1

  设: npayload  = 8,header使能,CRC开启, LowDataRateOptimze未启用,则

  npayload = 8 + (  max(ceil[](1+4)  , 0  )

  = 8 + 3*5 = 23

  Tpayload = 23*1.024= 23.552ms

• 总时间:

  总持续时间为负载持续时间 + 前导码持续时间

  T = Tpayload + Tpreamble

  = 16.64 + 23.552 = 40.192ms