Parámetros de transmisión de LoRa

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¿Cuáles son los parámetros de transmisión de LoRa y cómo influyen?

Existen 3 parámetros de transmisión de LoRa que influyen en la velocidad de datos efectiva de la modulación, su resistencia a la interferencia del ruido y su fácil decodificación.

  1. Factor de ensanchamiento \((SF)\): El factor de ensanchamiento, en términos de LoRa, es la razón entre la velocidad del bit \(D_b\) y la velocidad del símbolo \(D_S\), es decir: \(D_b/D_S=SF\). LoRa opera con valores de \(SF=\{7, 8, 9, 10, 11, 12\}\).
  2. Ancho de Banda \((BW)\): El ancho de banda es el rango de frecuencias de la señal Chirp usado para llevar la data de banda base. El ancho de banda depende de la banda de frecuencia usada.
  3. Razón de Código \(\mathrm{(CR)}\): Es la razón de Forward Error Correction (FEC) usada por LoRa. FEC es el proceso donde son añadidos bits de corrección de error a la data transmitida. La Razón de Código se refiere a la proporción de bits transmitidos que realmente llevan información. LoRa permite los siguientes valores \(\mathrm{CR} = \{4/5, 4/6, 4/7, 4/8\}\), los cuales son calculados de la siguiente manera:

\(\displaystyle\mathrm{CR}=\frac{4}{4+CR}\text{ donde }CR=\{1,2,3,4\}\)

Estos son los parámetros principales y de los cuales se basan los siguientes conceptos:

  • Símbolo: Un símbolo representa cierta cantidad consecutiva de bits de una trama. En LoRa, la cantidad de bits en cada símbolo es proporcional al \(SF\).
  • Chip: Es un pulso de duración mucho más corta que la de un bit de información. La secuencia de estos pulsos es la encargada de producir el ensanchamiento del ancho de banda.

\(\text{Chips por simbolo}=2^{SF}\)

  • Duración de símbolo \((T_s)\): La duración de un símbolo puede ser calculada a partir de la siguiente ecuación:

\(\displaystyle T_s=\frac{2^{SF}}{BW}\)

  • Velocidad de datos \((R_b)\): La velocidad de datos puede expresarse a partir del \(SF\) y la duración del símbolo.

\(\displaystyle R_b=\frac{SF}{T_s}\text{ [bits/s]}\)

  • Velocidad de símbolo \((R_s)\): La velocidad de símbolo es el recíproco de la duración del símbolo.

\(\displaystyle R_s=\frac{1}{T_s}\text{ [simbolos/s]}\)

  • Velocidad de Chip \((R_c)\): La velocidad de Chips puede expresarse a partir del SF y la duración del símbolo.

\(\displaystyle R_c=BW\text{ [chips/s]}\)

La selección de estos parámetros es importante ya que tienen un directo impacto en el rendimiento de la red.


Referencias
  • Guillaume Ferré, and Audrey Giremus, “LoRa Physical Layer Principle and Performance Analysis,” 25th International Conference on Electronics Circuits and Systems (ICECS), 2018.
  • Kieu-Ha Phung, Hieu Tran, Quan Nguyen, Truong Thu Huong, and Thanh-Long Nguyen, “Analysis and Assessment of LoRaWAN,” 2nd International Conference on Recent Advances in Signal Processing, Telecommunications & Computing (SigTelCom), 2018.
  • SEMTECH Corporation. (2015) “LoRa™ Modulation Basics”.