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专家系列:Chirp技术的优势188bet金博宝滚球

发表 奥利维尔卖家在2020年3月16日上午12:00:00

呼叫非常适合低功率宽区域网络(LPWAN),因为它们占据了单个维度。

让我们从一个现实世界的类比开始:在一维空间中很难迷失。例如,如果您沿着海岸线或河流行走,很容易找到自己的路。同样,可以在一维空间(以宽松的方式)中与一个朋友进行约会,例如“让我们在餐馆附近的大街上见面”。如果您俩在大约同时沿着餐馆附近的大街行走,您将很可能会遇到彼此。

在两个维度上做同样的事情要困难得多。例如,如果您想和朋友一起在森林里挑选蘑菇,则需要在早上在已知的地方和时间见面,然后才能开始徘徊。

远距离,低功率无线技术的工作方式几乎相同。这些技术的接收器可以在低水平的水平上检测信号,通常是在噪声底部以下的水平。此外,必须同时执行检测和同步,这意味着回答以下三个问题:

  • 有信号吗?
  • 信号的确切频率是多少?
  • 信号的开始时间是什么?

检测和同步这样的低水平信号就像在干草堆中寻找针头。

结果,没有帮助数据,GPS接收器可能需要几分钟才能检测卫星。这是由于以下事实:在它可以检测到卫星信号的存在之前,接收器必须猜测卫星的确切频率误差,这来自多普勒频率移动。接收器还必须猜测卫星广播流的正确时机(其代码阶段)。这是二维的搜索。这种类型的搜索可以成功的唯一方法是尝试所有频率偏移和正时偏移的组合。由于不可能并行测试所有组合,因此需要很长时间才能修复。任何直接序列扩散频谱(DSSS)基于LPWAN系统都将遭受相同的检测复杂性。

让我们看看另一个示例:超窄带系统。在这样的系统中,传输设备的频率误差远高于调制带宽。结果,没有“通道”的概念,要检测到的信号的频率是纯粹的随机变量。为了确保网关不会错过任何信号,它必须并行实施许多接收器。因此,如果调制带宽为100Hz,则网关每100Hz甚至每50Hz都需要一个接收器。因此,这些接收器中的每一个都需要实现时间相关器来检测信号。这也是二维搜索。

当我们设计Lora®时,我们知道一个简单的接收器是关键,我们遇到了鸣叫。当涉及到检测时,呼叫具有非常有趣的属性:它们具有时间/频率等效性。这意味着频率偏移类似于时间偏移。用更多的数学术语,对于任何频率偏移,都存在取消它的时间偏移。可以从数学上证明,在恒定的包络调制中,只有线性chirphp具有此属性。时间/频率等效性在下图中说明。注意,几种组合(频率偏移和时机偏移)给出了所需信号与用于相关的原型信号之间的最终偏移。

chirp频率时间偏移等效性

图1:chirp频率/时间偏移等价

由于不同组合的偏移量相同,因此我们不必称其为“频率偏移”或“定时偏移”。所需的偏移是单个维度。

时间/频率等效性的结果是CHIRP检测不需要准确的时间和频率同步。我们可以检测信号,而无需首先猜测其精确频率。关于洛拉,基于洛拉的接收器将首先检测一个信号,并然后使用序言的专用符号精确地同步。

因此,我们首先搜索一个维度,然后在另一个维度上进行搜索,然后在另一个维度上进行搜索。这大大降低了搜索的复杂性。例如,使用SF12,洛拉(Lora)具有2*4096的时机可能性,甚至更频率的可能性,就像任何具有相同灵敏度的远程调制一样。为了简化此示例,请想象每个维度具有5000种可能性。二维搜索的复杂性为5,000*5,000。相反,两个连续的单维搜索仅具有2*5,000的复杂性。这使洛拉接收器更简单2500倍。

您应该记住的是,由于鸣叫的时间/频率等效性,基于洛拉的信号的接收比其他远程技术更简单,因为我们只需要在一个维度而不是两个方面搜索。这解释了洛拉为什么使用下行链接以及为什么Semtech可以提供负担得起的网关解决方案。


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