LoRa物理层技术

Semtech并没有开发LoRa物理层技术细节，只能从找到的一些文档及semtech产品的datasheet中找到一些相关信息。LoRa用于物联网无线传输的通信技术，LoRA设计用于低功耗，低速率，远距离传输，LoRa的速率范围从0.3kbps到50kbps，ADR(adaptive data rate)调度算法可以根据环境条件修改数据速率及发射功率。

物理技术

LoRa使用扩频技术来发送数据，可有效对抗多普勒频移，不同直扩序列DSSS，而是使用啁啾扩频CSS(Chirp spreatrum Spread Spectrum)技术进行数据发送。调制模式可选为GFSK或是OOK(On-Off Keying)，OOK又名而进制控幅键控ASK，0、1通过幅度来体现；FSK频移键控控制，同步不同频率来区分0和1，而GFSK是在FSK之前通过一个高斯滤波器来限制信号的频谱密度。CSS与DSSS的解扩原理也有相似之处，DSSS是通过PN序列扩频的，DSSS比较好理解，PN序列自相关性很强，而远大于互相关性，CSS通过匹配滤波一定程度也可以看做自相关性。在工作频率方面，LoRa使用未授权免费的公共ISM频率，终端使用伪随机接入方式来减少设备间的相关干扰，而LoRa中亦引入跳频发送技术。

物理帧结构

找到两个物理层帧结构说明，两个有些类似。前一个是反解LoRa信号的文档说明中找到的，另个是semtech 1272 datasheet 参考SX1272_settings_for_LoRaWAN_v2.0.pdf上的说明。

参考SX1272的datasheet

注：图中的CR为码率code rate，CRC循环冗余校验

可配参数

可定制的参数包括：BandWidth/频点频宽、Spreading Factor（SF,扩频)和Code Rate(CR)，这些参数设置能够影响LoRa的发送速率,影响解码的灵敏度等，简单讲增加带宽会降低灵敏度，而增加扩频因子SF则可增加灵敏度。。CR(Code Rate)可以设置为4/(4+n) n为1、2、3、4中的某一个值。

Symbol的时间长度: Ts = 2^SF/BW

比特速率为:Rb=SF*(BW/2^SF）*CR

需要发送的符号数目计算公式如下：

可以看到最短为8个symbols，其中PL为payload长度，单位为字节，CRC存在时为16，否则CRC为0，SF为扩频码长度，如果存在Header则H为20，DE在低数据速率优化情况下为2，否则为0.

在SX1272文档中提供的寄存器信息：可以配置Preamble字节数为16比特，SyncSizewei 3个比特，SynOn使能位1个，Preamble的Polarity等等，SYNC word的数值可以配置，另外可以配置8个byte的PayloadMaxLength，可以配置codeRate CR、CRC选择、Syncword选择、BW(bandwidth)、SF、Modulation等等。

preamble是常数序列，其后为sync word，一个字节用于区分同频的不同LoRa网络，需要与配置相同网络数据才进行接收。Header是可选的，码率固定为4/8，内容含有一个字节指示的为载荷字节长度，同时指示是否有一个长度16的CRC，以及发送数据的码率CodeRate。Header本身带有CRC可以用来检查Header本身是否正确，而在知道长度、CRC、码率CR的情况下，Header是可以省略掉的。