Principio de la comunicación de espectro ensanchado por salto de frecuencia (FHSS) de LoRa

Tecnología de comunicación inalámbrica: el principio de la comunicación de espectro ensanchado por salto de frecuencia LoRa (FHSS)

　　 Comunicación de Espectro Extendido, es decir tecnología de comunicación de espectro expandido (Spread Spectrum Communication), su característica básica es que el ancho de banda de la señal utilizada para transmitir información es mucho mayor que el ancho de banda de la información misma.

　　 Aumentar el ancho de banda de la señal puede reducir el requisito de la relación señal/ruido. Cuando el ancho de banda se incrementa hasta un cierto nivel, se permite reducir aún más la relación señal/ruido. La comunicación de espectro ensanchado es el uso de la tecnología de transmisión de banda ancha a cambio de los beneficios de la relación señal/ruido, que es la idea básica y la base teórica de la comunicación de espectro ensanchado.

¿Por qué la tecnología de comunicación inalámbrica utiliza tecnología de espectro ensanchado?

　　 1. Ampliar el ancho de banda y reducir las interferencias

Cuando el factor de ensanchamiento es 1, los datos 1 se representan con "1", y cuando el factor de ensanchamiento es 4, se puede utilizar "1011" para representar 1, de modo que la tasa de error de bit, es decir, la relación señal-ruido, se puede reducir durante la transmisión, pero sin embargo, se reduce la cantidad de datos reales que se pueden transmitir. Por lo tanto, cuanto mayor sea el factor de ensanchamiento, menor será la cantidad de datos transmitidos.

　　 2. Según los diferentes requisitos de la tasa, se asignan diferentes cantidades de canales de código para mejorar la tasa de utilización.

El factor de ensanchamiento tiene otro propósito, es decir, el código ortogonal (OVSF: Orthogonal Variable Spreading Factor, factor de ensanchamiento variable ortogonal). El código de ensanchamiento ortogonal se puede obtener a través de OVSF. Cuando el factor de ensanchamiento es 4, hay 4 Dos códigos de ensanchamiento ortogonales, los códigos de ensanchamiento ortogonales pueden hacer que las señales inalámbricas transmitidas al mismo tiempo no interfieran entre sí, es decir, cuando el factor de ensanchamiento es 4, la información de 4 personas se puede transmitir al mismo tiempo. Los requisitos de velocidad de datos de los servicios de voz y datos son diferentes, por lo que sus factores de ensanchamiento son diferentes.

La tecnología FHSS, Frequency-Hopping Spread Spectrum (espectro ensanchado por saltos de frecuencia) sincroniza y, al mismo tiempo, acepta ambos extremos para transmitir señales con un tipo específico de portadora de banda estrecha. Para un receptor no específico, FHSS genera saltos. La señal es solo ruido impulsivo para él.

　　 Cuando el tiempo de permanencia de un único paquete de datos pueda superar el tiempo máximo de permanencia en el canal permitido por las leyes y regulaciones pertinentes, se utilizará la tecnología FHSS. La activación del modo de salto de frecuencia en LoRa consiste en operar los registros RegHopPeriod y FreqHoppingPeriod con valores distintos de cero.

　　 El principio de LoRa para la comunicación de espectro ensanchado por salto de frecuencia (FHSS):

El principio de funcionamiento del esquema de espectro ensanchado por salto de frecuencia FHSS es: parte del contenido de cada paquete de datos LoRa se transmite a través del canal de salto de frecuencia establecido por la administración de MCU, y la frecuencia que se "saltará" (de acuerdo con la tabla de búsqueda de frecuencia) se envía en el ciclo de salto de frecuencia predeterminado. Después del final, el transmisor y el receptor cambiarán al siguiente canal en la lista de salto de frecuencia predefinida para continuar enviando y recibiendo la siguiente parte del paquete de datos.

　　 El tiempo de residencia en cualquier canal está determinado por FreqHoppingPeriod y el valor es un múltiplo entero de la longitud del símbolo.

　　 El proceso de envío y recepción mediante salto de frecuencia comienza desde el canal 0. Por lo tanto, la parte del preámbulo y el encabezado se enviarán primero en el canal 0. Cada vez que comience a enviar un paquete de datos, la lectura del contador de canal FhssPresentChannel (ubicado en RegHopChannel) aumentará y se generará una señal de interrupción FhssChangeChannel para lograr el salto de frecuencia.

　　 Se debe establecer una nueva frecuencia dentro del período de salto de frecuencia para garantizar que la nueva frecuencia esté cubierta cuando se salte la próxima vez.

La recepción FHSS normalmente comienza desde el canal 0. Después de verificar el preámbulo, el receptor iniciará el proceso de salto de frecuencia mencionado anteriormente. En este momento, si el CRC del encabezado es incorrecto, el receptor solicitará automáticamente el canal 0 (mecanismo de retransmisión de paquetes de datos) y reiniciará la verificación del preámbulo.