無線通信技術:擴頻 LoRa跳頻擴頻通信(FHSS)的原理
行業新聞 | 2019-01-31 06:46:10
增加信號帶寬可以降低對信噪比的要求，當帶寬增加到一定程度，允許信噪比進一步降低。擴頻通信就是用寬帶傳輸技術來換取信噪比上的好處，這就是擴頻通信的基本思想和理論依據。
為何使用擴頻技術
一、擴大帶寬、減少干擾
當擴頻因子為1時，數據1就用“1”來表示，擴頻因子為4時，可能用“1011”來表示1，這樣傳輸的時候可以降低誤碼率也就是信噪比，但是卻減少了可以傳輸的實際數據，所以，擴頻因子越大，傳輸的數據數率就越小。
二、根據對速率的不同要求分配不同數量的碼道，提高利用率
擴頻因子還有另一個用途，那就是正交碼(OVSF: Orthogonal Variable Spreading Factor ，正交可變擴頻因子)，通過OVSF可以獲得正交的擴頻碼，擴頻因子為4時有4個正交的擴頻碼，正交的擴頻碼可以讓同時傳輸的無線信號互不干擾，也就是說，擴頻因子為4時，可以同時傳輸4個人的信息。語音和數據業務傳輸的數率要求不一樣，所以他們擴頻因子不一樣。
FHSS，跳頻擴頻技術 (Frequency-Hopping Spread Spectrum)在同步、且同時的情況下，接受兩端以特定型式的窄頻載波來傳送訊號，對于一個非特定的接受器，FHSS所產生的跳動訊號對它而言，也只算是脈沖噪聲。
當單個數據包時間可能超過相關法規允許的最大信道停留時間，則會用FHSS技術。在LoRa中開啟跳頻模式，是操作RegHopPeriod和FreqHoppingPeriod寄存器設為非零值。
LoRa進行跳頻擴頻通信(FHSS)的原理
FHSS跳頻擴頻方案的工作原理為：每個LoRa數據包的部分內容通過MCU管理設置的跳頻信道，既所要“跳”的頻率(根據頻率查詢表)發送出去，在預定的跳頻周期結束后，既該部分數據發送完成，則發射機和接收機切換到跳頻預定義列表的下一個信道，以便繼續發送和接受數據包的下一部分內容。
在任一信道內的駐留時間由FreqHoppingPeriod來決定，該值為符號長度的整數倍。
通過跳頻發送和接受的過程從信道0開始。。所以前導碼和報頭部分首先會在信道0發送。每次開始發送數據包時，信道計數器FhssPresentChannel(位于RegHopChannel)的讀數會增加，并產生中斷信FhssChangeChannel以實現跳頻。
必須在跳頻周期內設定新的頻率，以 保證下次跳頻時，會覆蓋該新頻率。
FHSS接收通常從信道0開始，在Check完前導碼后，接收機就會開始上述跳頻過程，這時候，如果Header的CRC不正確，接收機會自動請求信道0(數據包重發機制)，并重新開始Check前導碼。
- 關鍵詞：
- 無線通信技術,擴頻,LoRa擴頻原理
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