Das Prinzip der LoRa Frequency Hopping Spread Spectrum Communication (FHSS)

Drahtlose Kommunikationstechnologie: das Prinzip der Spread-Spectrum-LoRa-Frequenzsprung-Spread-Spectrum-Kommunikation (FHSS)

　　 Spread-Spectrum-Kommunikation, also Spread-Spectrum-Kommunikationstechnologie (Spread-Spectrum-Kommunikation), deren grundlegendes Merkmal darin besteht, dass die Bandbreite des zur Übertragung von Informationen verwendeten Signals viel größer ist als die Bandbreite der Informationen selbst.

　　 Durch Erhöhen der Signalbandbreite können die Anforderungen an das Signal-Rausch-Verhältnis verringert werden. Wenn die Bandbreite auf ein bestimmtes Niveau erhöht wird, kann das Signal-Rausch-Verhältnis weiter reduziert werden. Bei der Spread-Spectrum-Kommunikation handelt es sich um die Nutzung breitbandiger Übertragungstechnologie im Austausch gegen die Vorteile des Signal-Rausch-Verhältnisses, das die Grundidee und theoretische Grundlage der Spread-Spectrum-Kommunikation darstellt.

Warum die drahtlose Kommunikationstechnologie die Spread-Spectrum-Technologie nutzt:

　　 1. Erweitern Sie die Bandbreite und reduzieren Sie Störungen

Wenn der Spreizfaktor 1 ist, werden Daten 1 durch dargestellt"1"und wenn der Spreizungsfaktor 4 ist,"1011"kann zur Darstellung von 1 verwendet werden, sodass die Bitfehlerrate, also das Signal-Rausch-Verhältnis, während der Übertragung reduziert werden kann, die tatsächlich übertragbaren Daten jedoch reduziert werden. Je größer der Spreizfaktor ist, desto geringer ist daher die Anzahl der übertragenen Daten.

　　 2. Entsprechend den unterschiedlichen Anforderungen der Rate wird eine unterschiedliche Anzahl von Codekanälen zugewiesen, um die Auslastungsrate zu verbessern

Der Spreizfaktor hat einen anderen Zweck, nämlich den orthogonalen Code (OVSF: Orthogonal Variable Spreading Factor, orthogonaler variabler Spreizfaktor). Der orthogonale Spreizcode kann über OVSF erhalten werden.Wenn der Spreizfaktor 4 beträgt, gibt es 4. Zwei orthogonale Spreizcodes. Die orthogonalen Spreizcodes können dafür sorgen, dass sich die gleichzeitig übertragenen drahtlosen Signale nicht gegenseitig stören. Das heißt, wenn der Spreizfaktor 4 beträgt, können die Informationen von 4 Personen gleichzeitig übertragen werden. Die Datenratenanforderungen von Sprach- und Datendiensten sind unterschiedlich, daher sind auch ihre Spreizungsfaktoren unterschiedlich.

FHSS, Frequency-Hopping Spread Spectrum-Technologie (Frequency-Hopping Spread Spectrum) ist synchronisiert und ermöglicht gleichzeitig die Übertragung von Signalen mit einem bestimmten Typ von Schmalbandträgern an beide Enden. Bei einem unspezifischen Empfänger erzeugt FHSS ein Hopping. Das Signal ist für ihn nur Impulsrauschen.

　　 Wenn die Zeit eines einzelnen Datenpakets die gemäß den einschlägigen Gesetzen und Vorschriften zulässige maximale Kanalverweilzeit überschreiten kann, kommt die FHSS-Technologie zum Einsatz. Das Einschalten des Frequenzsprungmodus in LoRa bedeutet, dass die RegHopPeriod- und FreqHoppingPeriod-Register auf Werte ungleich Null eingestellt werden.

　　 Das Prinzip von LoRa für die Frequenzsprung-Spread-Spectrum-Kommunikation (FHSS):

Das Funktionsprinzip des FHSS-Frequenzsprung-Spreizspektrumschemas besteht darin, dass ein Teil des Inhalts jedes LoRa-Datenpakets über den von der MCU-Verwaltung festgelegten Frequenzsprungkanal und die zu verwendende Frequenz übertragen wird"hüpfte"(gemäß der Frequenz-Lookup-Tabelle) wird im vorgegebenen Frequenz-Hopping-Zyklus ausgesendet. Nach dem Ende wechseln Sender und Empfänger zum nächsten Kanal in der vordefinierten Frequenz-Hopping-Liste, um mit dem Senden und Empfangen des nächsten Teils des Datenpakets fortzufahren.

　　 Die Verweilzeit in jedem Kanal wird durch FreqHoppingPeriod bestimmt und der Wert ist ein ganzzahliges Vielfaches der Symbollänge.

　　 Der Prozess des Sendens und Empfangens durch Frequenzsprung beginnt bei Kanal 0.. Daher werden der Präambel- und Header-Teil zuerst auf Kanal 0 gesendet. Jedes Mal, wenn Sie mit dem Senden eines Datenpakets beginnen, erhöht sich der Wert des Kanalzählers FhssPresentChannel (in RegHopChannel) und es wird ein Interrupt-Signal FhssChangeChannel generiert, um Frequenzsprung zu erreichen.

　　 Innerhalb des Frequenzsprungzeitraums muss eine neue Frequenz eingestellt werden, um sicherzustellen, dass die neue Frequenz beim nächsten Frequenzsprung abgedeckt wird.

Der FHSS-Empfang beginnt normalerweise bei Kanal 0. Nach Überprüfung der Präambel startet der Empfänger den oben genannten Frequenzsprungvorgang. Wenn zu diesem Zeitpunkt der CRC des Headers falsch ist, fordert der Empfänger automatisch Kanal 0 an (Mechanismus zur erneuten Übertragung von Datenpaketen) und startet die Prüfpräambel neu.