APC340 LoRa扩频通信技术

　　

 

 

扩频通信概念

扩频通信(SSC)，即扩展频谱通信技术（Spread Spectrum Communication），它的基本特点是其传输信息所用信号的带宽远大于信息本身的带宽。

增加信号带宽可以降低对信噪比的要求，当带宽增加到一定程度，允许信噪比进一步降低。扩频通信就是用宽带传输技术来换取信噪比上的好处，这就是扩频通信的基本思想和理论依据。

    扩频技术即是将信息信号的带宽扩展很多倍进行通信的技术。传输信号带宽远大于信息信号的带宽。例如，传输一个64Kbps的数据流，其基带带宽只有64KHz左右，但用扩频技术传送时，它所占据的信道带宽可以被扩展到5MHz，10MHz，甚至更大。与此同时，发射到空间的无线电功率谱（单位带宽内具有的功率），也将大大的降低。

　　 这样一来，是否频率资源会更紧张， 答案是否定的。1990年以来，扩频通信的理论和实践都已证明，众多用户共享这同一带宽，它所容纳的用户数，不但比传统的频分多址方式（FDMA）多，也比近十年来广泛使用的时分多址方式（TDMA）要多。 

扩频通信原理

　　常规的数字数据通信原理是使用与数据速率相适应的尽可能小的带宽。这是因为带宽数是有限的，而且有很多的用户要分享。 

　　扩频通信的原理是尽可能使用最大带宽数, 同样的能量在一个大的带宽上传播。 

这里扩频带宽的很小部分与常规无线信号相干扰， 但常规无线信号不影响扩频信号，这是因为两者相比常规信号带宽很窄。 

为何使用扩频技术

一、扩大带宽、减少干扰

当扩频因子为1时，数据1就用“1”来表示，扩频因子为4时，可能用“1011”来表示1，这样传输的时候可以降低误码率也就是信噪比，但是却减少了可以传输的实际数据，所以，扩频因子越大，传输的数据数率就越小。

二、根据对速率的不同要求分配不同数量的码道，提高利用率

扩频因子还有另一个用途，那就是正交码（OVSF: Orthogonal Variable Spreading Factor ，正交可变扩频因子），通过OVSF可以获得正交的扩频码，扩频因子为4时有4个正交的扩频码，正交的扩频码可以让同时传输的无线信号互不干扰，也就是说，扩频因子为4时，可以同时传输4个人的信息。

　　语音和数据业务传输的数率要求不一样，所以他们扩频因子不一样。

扩频因子Spreading Factor (SF)

　　 扩频因子用途(信道化码：OVSF codes)

　　 上行：在同一UE进行多码道传输时，区分不同的物理信道；

　　 下行：区分同一小区下的不同物理信道；

例如：

采用LoRa扩频传输技术433MHz模块APC340，传输距离与穿透能力相比于传统FSK, GFSK等有0.5-0.8倍的提升，每种可选速率选用不同的扩频因子，扩频因子降1，速率降低约一半，带宽增加一倍，速率相应增加约一倍，但扩频因子、速率、占用带宽并非完全线性比例关系：

可选速率/扩频因子/占用带宽：0.81K/10/125K, 1.46K/9/125K, 2.6K/8/125K, 4.56K/7/125K, 9.11K/7/250K, 18.23K/7/500K

 

 

扩频通信的优点

1.发射功率密度低，不易对其他设备造成干扰。 

2.保密性高，被截获的可能性极低。 

3.抗干扰能力强，对同频干扰及各种噪声具有极强的抑制能力。

4.具有极好的抗多径衰落性能。