「Ganhe conhecimento」Quanto você sabe sobre a tecnologia LoRa Spread Spectrum?

LoRa (Long Range) é um protocolo de rede de área ampla de baixa potência (LPWAN) baseado na tecnologia de espalhamento espectral, usado principalmente para comunicação sem fio de longa distância de dispositivos de Internet das Coisas (IoT). A tecnologia LoRa emprega modulação de espectro espalhado, alcançando um bom equilíbrio entre baixo consumo de energia e transmissão de longa distância.

A tecnologia de espectro espalhado é uma tecnologia que utiliza um espectro muito mais amplo do que a largura de banda do sinal para transmitir informações. Na comunicação de espectro espalhado, os dados de informação a serem transmitidos são modulados usando codificação pseudo-aleatória, espalhando assim seu espectro antes da transmissão. Na extremidade receptora, a mesma codificação é usada para demodulação e processamento de correlação para recuperar os dados de informação originais. Este é um sistema de transmissão de codificação de banda larga. 

No link de transmissão da comunicação de espalhamento espectral, a informação é primeiro modulada usando técnicas de espalhamento espectral e depois transmitida através de métodos de modulação de RF. No enlace receptor, após a conversão descendente, é aplicado o esquema de espalhamento e espalhamento espectral. Isso pode ser entendido como a adição de modulação de espalhamento espectral e espalhamento de espectro espalhado de dois módulos ao caminho de RF existente.

Características de modulação de espectro espalhado

Forte capacidade anti-interferência:  A tecnologia de espectro espalhado tem uma forte capacidade anti-interferência, que pode ser dividida em resistência à interferência de banda larga e interferência de banda estreita. A interferência de banda larga pode ser entendida como um sinal de interferência com alto ruído de fundo, enquanto a interferência de banda estreita refere-se a sinais de pulso.

Alta ocultação:  Os sinais de espectro espalhado têm forte ocultação. Devido à ampla largura de banda e baixa densidade de potência do sinal de espectro espalhado, uma vez espalhado, o sinal fica completamente abaixo do nível de ruído e não pode ser detectado através da intensidade de energia.

Acesso múltiplo de espectro espalhado : A  tecnologia de acesso múltiplo de espectro espalhado permite que vários dispositivos se comuniquem simultaneamente dentro da mesma banda de frequência sem interferir uns com os outros. Diferentes dispositivos podem usar diferentes fatores de espalhamento, e o sinal de cada dispositivo é transmitido usando diferentes métodos de modulação. 

Alta utilização de espectro: A tecnologia de espalhamento de espectro possui  características de  alta utilização de espectro e grande capacidade, permitindo comunicação de longa distância com potência de transmissão relativamente baixa. Isto reduz a ocupação dos recursos do espectro. Diferentes fatores de espalhamento permitem que vários dispositivos compartilhem a mesma banda de frequência, melhorando ainda mais a utilização do espectro.  

Posicionamento e alcance precisos:  A tecnologia de espectro espalhado permite tempo, alcance e posicionamento precisos. A tecnologia UWB (Ultra-Wideband) utiliza essa característica transmitindo sinais de pulso de banda ultralarga e duração ultracurta para obter um posicionamento preciso.

Os sistemas de espalhamento espectral comuns são divididos em  espectro espalhado de sequência direta (DSSS), espectro espalhado por salto de frequência (FHSS) e espectro espalhado por salto no tempo (THSS).  O espectro espalhado de sequência direta pode ser dividido em espectro espalhado de banda larga e espectro espalhado de banda estreita. O espectro espalhado de salto de frequência pode ser classificado em salto de frequência rápido e salto de frequência lento. O espectro espalhado chirp linear de banda larga e o espectro espalhado híbrido também se enquadram na tecnologia de espalhamento espectral, combinando características dessas três técnicas comuns de espalhamento espectral. 

Recursos dos  módulos front-end e módulos de transmissão de dados sem fio da NiceRF usando a tecnologia LoRa Spread Spectrum

Longa distância de transmissão :Com alta sensibilidade de recepção, esses módulos podem alcançar distâncias de transmissão mais longas.

Baixo consumo de energia e baixo custo: os módulos LoRa permitem um consumo de energia ultrabaixo, mesmo em longas distâncias. Além disso, LoRa tem alta capacidade, permitindo que um único gateway LoRa se conecte a milhares de nós LoRa, reduzindo significativamente os custos de módulo e fiação. Isso o torna amplamente adotado e aplicado em grandes áreas.

Alta Sensibilidade: A tecnologia de modulação LoRa realiza um processamento exclusivo de ampliação de espectro no sinal .  Sob condições de taxa de dados equivalentes, sua modulação de espalhamento espectral atinge maior sensibilidade em comparação com a modulação FSK tradicional. A maior sensibilidade de recepção o torna adequado para transmissões de longa distância e cenários que exigem alta confiabilidade.

Alta Segurança: Os módulos LoRa usam tecnologia de criptografia de dados AES-128 ponto a ponto integrada, garantindo a segurança da transmissão de dados.

Forte capacidade anti-interferência : A tecnologia sem fio LoRa é um tipo especial de tecnologia de espectro espalhado. Ao usar um alto fator de espalhamento, ele pode transmitir dados de pequena capacidade em um amplo espectro de rádio. Mesmo quando os sinais são enviados ao host usando a mesma frequência simultaneamente, eles não interferem entre si, proporcionando fortes capacidades anti-interferência.

Baixa taxa de dados: L oRa tem uma taxa de dados relativamente baixa, normalmente variando de algumas centenas a várias dezenas de Kbps. Quanto menor a taxa de dados, maior será a distância de transmissão. Isso o torna mais adequado para aplicações que exigem transmissão de dados pequena ou de baixa velocidade.

Devido à sua distância de transmissão ultralonga e características de baixo consumo de energia, a tecnologia LoRa tem amplas perspectivas de aplicação no campo da Internet das Coisas (IoT). Por exemplo, em cidades inteligentes, o LoRa pode ser usado em iluminação inteligente, estacionamento inteligente e sistemas de segurança inteligentes para alcançar uma gestão urbana eficiente. No sector agrícola, o LoRa pode ser aplicado à monitorização do solo, à monitorização meteorológica e à aquicultura, aumentando a produtividade agrícola. Além disso, na logística e no gerenciamento da cadeia de suprimentos, a tecnologia LoRa pode ser usada para rastreamento de itens e gerenciamento de armazéns, melhorando a eficiência e a precisão logística.