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　　在無(wú)線電技術(shù)中，基本上可以使用三個(gè)特征來(lái)表征無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)：

　　● 范圍 /距離

　　● 數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?/p>

　　● 耗電量。

　　這三個(gè)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)肯定是不相同的，因?yàn)樵谶@種情況下物理法則設(shè)定了明確的限制。例如：LoRa可以長(zhǎng)距離傳輸數(shù)據(jù)，并且所需的能量相對(duì)較小，但數(shù)據(jù)速率較低。

　　例如，WiFi和藍(lán)牙實(shí)現(xiàn)了很高的數(shù)據(jù)速率，但是能耗相對(duì)較高，并且范圍很小。所有智能手機(jī)用戶都非常了解這種能源需求。大型電信提供商的基站提供高數(shù)據(jù)速率和相對(duì)高的范圍，但是為此必須提供大量的能量。因此，電源始終是此類(lèi)安裝的非常重要的規(guī)劃因素。

　　通常，最多可以?xún)?yōu)化上述標(biāo)準(zhǔn)中的2個(gè)。因此，必須決定優(yōu)先考慮影響lora傳輸速率的因素是什么

　 鏈接預(yù)算

　　鏈路預(yù)算表示無(wú)線傳輸信道的質(zhì)量。

　　使用一個(gè)簡(jiǎn)單的模型，可以通過(guò)添加發(fā)射功率(發(fā)射器功率Tx)，接收器靈敏度(接收器功率Rx)，天線增益和自由空間路徑損耗(FSPL)來(lái)計(jì)算鏈路預(yù)算。

　　在進(jìn)一步的過(guò)程中，將計(jì)算LoRaWAN的鏈路預(yù)算。

　 無(wú)線電信號(hào)路徑損耗

　　該路徑損耗表示有多少能量在自由空間之間的距離丟失的Tx和的Rx。Tx和Rx之間的距離越遠(yuǎn)，能量水平越低。路徑損耗通常表示如下：

　　　　FSPL =(44πd/λ)2 =(44πdf/ c)2(1)

　　這些因素說(shuō)明：

　　　　FSPL =自由空間路徑損耗

　　　　d = Tx和Rx之間的距離，以米為單位

　　　　f =頻率，以赫茲為單位

　　對(duì)于自由空間路徑損耗，還有一個(gè)廣泛使用的對(duì)數(shù)計(jì)算公式：

　　　　FSPL(dB)= 20log10(d)+ 20log10(f)– 147.55(2)

　　距離(d)翻倍意味著路徑損耗為6dB(在自由空間中)。

　　在接收器端(Rx)，接收器的靈敏度是影響鏈路預(yù)算的值。所謂的Rx靈敏度描述了最小可能的接收功率和熱噪聲容限，其計(jì)算公式如下：

　　　　Rx靈敏度= -174 + 10log10(BW)+ NF + SNR(3)

　　這樣做的手段：

　　　　BW =以Hz為單位的帶寬，

　　　　NF =以dB為單位的噪聲因子，

　　　　SNR = 信噪比表明信號(hào)與噪聲相比要強(qiáng)多少

　　LoRaWAN的Rx靈敏度比Wifi高，因此也更好。

　　公式(4)顯示了路徑損耗的極端情況，其中不包括天線增益和其他類(lèi)型的自由空間衰減：

　　　　鏈接預(yù)算=最高 Rx靈敏度(dB)–最大 發(fā)射功率(dB)(4)

　　LoRaWAN鏈路預(yù)算的計(jì)算示例：

　　　　Tx功率= 14 dBm

　　　　BW = 125KHz = 10log10(125000)= 51

　　　　NF = 6 dB(LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)關(guān)具有較低的NF值)

　　　　SNR = -20(對(duì)于SF = 12)

　　在公式(3)中輸入的這些數(shù)字給出的Rx靈敏度為-137 dBm

　　　　Rx靈敏度= – 174 + 51 + 6 – 20 = -137 dBm

　　然后，可以使用表達(dá)式(4)如下計(jì)算

　　　　鏈路預(yù)算：鏈路預(yù)算= -137dB – 14dB = -151dB

　　給定的值導(dǎo)致LoRaWAN Link預(yù)算為151 dB。

　　通過(guò)LoRaWAN專(zhuān)用的150 dB鏈路預(yù)算，在最佳條件下(純凈空間損失)，可以覆蓋800公里的距離。當(dāng)前的LoRaWAN世界紀(jì)錄為702公里。

　　在實(shí)際條件下，無(wú)法達(dá)到這些理想值。那么影響lora傳輸距離的因素是什么，這取決于幾個(gè)影響因素。

　 因素1：自由空間路徑損耗

　　通過(guò)使距離增加一倍，LoRaWAN的自由空間路徑損耗增加了6 dB，因此無(wú)線電信號(hào)的通過(guò)損耗受對(duì)數(shù)函數(shù)的影響(請(qǐng)參見(jiàn)公式(1))。

　　除了作為距離的函數(shù)的能量損失之外，諸如無(wú)線電波在物體上的反射和折射之類(lèi)的因素還可能導(dǎo)致無(wú)線電波重疊，這也可能對(duì)射程產(chǎn)生負(fù)面影響。(注意：Thomas Telkamp在位置15:41開(kāi)始的視頻“ LoRa崩潰過(guò)程”中對(duì)這些連接進(jìn)行了很好的說(shuō)明)。

　 因素2：由于結(jié)構(gòu)元素造成的路徑損耗

　　由結(jié)構(gòu)引起的通過(guò)損耗，即在穿透建筑物等不同障礙物時(shí)吸收無(wú)線電信號(hào)，會(huì)影響發(fā)射信號(hào)的接收，并可能大大縮短發(fā)射距離。例如，玻璃只能將信號(hào)降低2dB。這影響范圍遠(yuǎn)小于30厘米厚的混凝土墻。下表列出了各種材料及其對(duì)無(wú)線電信號(hào)的典型影響。

　 因素3：菲涅耳區(qū)

　　為了有效地覆蓋遠(yuǎn)距離并獲得良好的鏈路預(yù)算，在發(fā)送者和接收者之間盡可能頻繁地建立直接的視線也很重要。在無(wú)線電傳輸中，視線之間的特定空間區(qū)域稱(chēng)為菲涅耳區(qū)域。如果在這些區(qū)域中存在物體，盡管它們通常在發(fā)射和接收天線之間存在視覺(jué)接觸，但它們可能會(huì)對(duì)波傳播產(chǎn)生負(fù)面影響。對(duì)于位于菲涅耳區(qū)域的每個(gè)對(duì)象，信號(hào)電平都會(huì)降低，范圍也會(huì)減小(請(qǐng)參見(jiàn)下圖)。

　　全向天線通常用于LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)。這導(dǎo)致發(fā)射的能量在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)所在的水平面上傳播。在歐洲，對(duì)于868 MHz的頻率，ISM頻帶的功率限制定義為14 dBm。此外，最大天線增益被限制為2.15 dBi。

　 因素4：擴(kuò)展因子

　　LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)使用擴(kuò)展因子(SF)專(zhuān)門(mén)設(shè)置相對(duì)于范圍的數(shù)據(jù)傳輸速率。在LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)中，使用SF7至SF12。由于其線性調(diào)頻擴(kuò)頻調(diào)制(CCS)以及用于線性調(diào)頻的各種相移頻率，因此對(duì)干擾，多徑傳播和衰落不敏感。線性調(diào)頻脈沖在Tx側(cè)的LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)中對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，而反向線性調(diào)頻脈沖在Rx側(cè)用于信號(hào)解碼。上面的SF表示每秒使用多少個(gè)線性調(diào)頻脈沖，并定義比特率，每個(gè)符號(hào)的輻射功率和可達(dá)到的范圍。

　　例如，就比特率而言，SF9比SF7慢4倍。SF可以實(shí)現(xiàn)LoRaWAN的可擴(kuò)展性。比特率越慢，每個(gè)數(shù)據(jù)集的能量越高，范圍也越大。LoRaWAN支持根據(jù)網(wǎng)絡(luò)配置自動(dòng)調(diào)整SF因子，即所謂的自適應(yīng)數(shù)據(jù)速率(ADR)。

　 總結(jié)

　　影響lora傳輸速率與距離的因素是：

　　1、鏈路預(yù)算指定LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)的最大范圍。

　　2、自由空間路徑損耗會(huì)影響范圍，距離加倍會(huì)使路徑損耗增加6 dB。

　　3、障礙物和地面上無(wú)線電波的反射和折射會(huì)影響信號(hào)電平和范圍。在LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)中，無(wú)線電鏈路的一側(cè)通常位于地面附近。

　　4、第一菲涅耳區(qū)域內(nèi)的障礙物會(huì)影響Rx側(cè)的信號(hào)電平并縮短范圍。

　　5、SF值，并因此取決于發(fā)射條件而確定的發(fā)射器范圍。LoRaWAN允許通過(guò)ADR進(jìn)行自動(dòng)網(wǎng)絡(luò)管理，從而調(diào)節(jié)發(fā)射器的范圍。

　　6、Rx靈敏度取決于信噪比(SNR)，噪聲因子(NF)和帶寬(BW)。

　 優(yōu)化LoRaWAN范圍的策略

　　為了提高使用LoRaWAN技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)范圍，應(yīng)考慮以下方面：

　　lora網(wǎng)關(guān)位置：提供Tx和Rx天線之間的可見(jiàn)光。增加天線的高度，以實(shí)現(xiàn)它們之間的光學(xué)可見(jiàn)性。始終比室外使用室外天線好。

　　天線選擇：經(jīng)典桿形天線將能量集中在水平面中。避開(kāi)天線附近的障礙物。此外，它們應(yīng)始終安裝在柱子上，而不要安裝在建筑物的側(cè)面。如果仔細(xì)選擇天線，并且將天線極化和最大定義的天線增益彼此最佳地調(diào)整，則范圍應(yīng)有所改善。

　　使用高質(zhì)量的連接器(N個(gè)連接器)和電纜(LMR 400或同等產(chǎn)品，每100 m損耗小于1.5 dB)。為了減少連接材料的損耗，還必須使站點(diǎn)和天線之間的連接長(zhǎng)度盡可能短。

　　協(xié)同定位：在其他無(wú)線電系統(tǒng)附近安裝時(shí)，請(qǐng)盡量避免強(qiáng)烈的干擾，例如來(lái)自周?chē)腉SM或UMTS站的干擾。請(qǐng)參考制造商的使用說(shuō)明書(shū)。

　　通常，應(yīng)該簡(jiǎn)短地提到LoRaWAN網(wǎng)關(guān)的安裝應(yīng)確保足夠的浪涌和雷電保護(hù)。