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       在3.1節(jié)的學習中，我們了解到了很多關于LoRa的核心參數(shù)，以及如何配置一個LoRa包，及碼元長度，空中飛行時間等參數(shù)。為了方便大家了解和使用LoRa技術并計算上述的參數(shù)，Semtech公司開發(fā)了一套LoRa計算器。根據(jù)芯片類型不同分別是SX126X、SX127X和SX128X三款LoRa計算器。計算器內(nèi)容大同小異，都是基于芯片可以配置的參數(shù)進行選擇，從而自動計算出需要的參數(shù)。本計算器工具主要針對發(fā)射參數(shù)配置情況，對于接收參數(shù)和功耗參數(shù)等，計算工具中就沒有涉及，可以參考產(chǎn)品說明書。

一、LoRa計算器講解

        圖3-8所示為SX1261芯片配套使用的LoRa計算器工具。該SX1261LoRa計算器有兩個操作界面，分別是LoRa模式和GFSK模式，是因為該芯片同時支持這兩種制式?，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)容的重點是LoRa模式。

        界面的左側是LoRa參數(shù)輸入部分。參數(shù)分為三組主要類型，分別是LoRa模式設置（LoRaModemSettings）、數(shù)據(jù)包配置（PacketConfiguration）、射頻設置（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調制參數(shù)

       SpreadingFactor（SF，擴頻因子）：可以設置5～12這幾種配置（如果使用SX127X計算器只支持6～12的配置，因為SX127X芯片不支持SF=5）。

圖3-8    SX1261LoRa計算器截圖

 

       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中默認信道帶寬配置。

       CodeRate（CR，編碼率）：糾錯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)需要在通信糾錯編碼中使用多比特表示，如4/5表示需要5b表示原來的4b，說明額外增 加了1b糾錯編碼信息。在LoRa芯片配置中常使用額外1b的糾錯編碼。一條通信數(shù)據(jù)中使用的糾錯編碼比例越高，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，每一比特數(shù)據(jù)都有可能被解調錯誤，當有少量數(shù)據(jù)解調錯誤時有一定概率可以通過糾錯碼還原。LoRa解調是根據(jù)整個碼元來解調的，如果出錯會使整個碼元出錯，不過數(shù)據(jù)調制發(fā)射前采用了交織編碼，糾錯碼與數(shù)據(jù)信息已經(jīng)被分配到不同的碼元中傳輸，不會因為一個碼元錯誤而導致這一組數(shù)據(jù)無法還原。使用糾錯碼比率越高，糾錯能力越強，與此同時其包內(nèi)冗余數(shù)據(jù)就越多，占用了空中飛行時間。在實際的LoRa應用中，4/5的配置方式是糾錯能力和包長度平衡的最佳選擇，也是LoRaWAN標準中的常用配置。

       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，但是帶來的缺點是增加了信號的飛行時間。3.1.2小節(jié)的公式計算中有專門針對低速率優(yōu)化的計算。低速率優(yōu)化還可以增強對抗多普勒頻移，以及增強長包信號在一次通信數(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情況下才需要打開頻率偏移功能。

       上述的配置的LoRa調制模式為物理層配置，是發(fā)射一個LoRa數(shù)據(jù)包最基本的設置。對應的接收機必須開啟與發(fā)射機參數(shù)完全一致的配置才可以進行數(shù)據(jù)接收和解調。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（前導長度）：前導碼的長度具有多樣性，針對一些異步喚醒的應用，需要超長的前導碼，有的前導碼長接近1s或更長。一般應用中經(jīng)常配置的前導碼長度為8個碼元。

       Payload Length（載荷長度）：此長度是根據(jù)客戶需求而定的，最小是1B，最大長度需要滿足各國家／地區(qū)無線電規(guī)范，太長會導致空中飛行時間過長而違反規(guī)范。需要注意的是，每增加1B長度的載荷，其空中飛行時間不會連續(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間。這是因為載荷數(shù)據(jù)需要先經(jīng)過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。在糾錯編碼為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為前向糾錯編碼。所以每5B的載荷數(shù)據(jù)需要5個碼元來攜帶。

       Header    Mode（幀頭模式）和CRC（循環(huán)冗余校驗）可以通過軟件設置開啟和關閉。

3.射頻參數(shù)配置