Модуляция LoRa с интерливингом разнесённых частотных челноков

LoRa зарекомендовала себя как одна из ведущих технологий в формирующихся сетях с низким энергопотреблением и большой зоной покрытия. В запатентованной модуляции LoRa базовый линейно увеличивающийся chirp-сигнал охватывает полосу пропускания LoRa. Циклические сдвиги этого базового chirp-сигнала создают многомерное пространство для ортогональной передачи небинарных символов LoRa. Количество бит на символ LoRa, а также скорость передачи символов зависят от применяемого фактора расширения (SF), который может варьироваться от 7 до 12. В этой статье предлагается Interleaved Chirp Spreading LoRa (ICS-LoRa) как подход, вдохновлённый физическим уровнем, для повышения скорости передачи данных в сетях LoRa с ограничённой пропускной способностью. В ICS-LoRa перемежающиеся (interleaved) версии номинальных chirp-сигналов LoRa образуют новое многомерное пространство с целью добавления одного дополнительного бита в каждый передаваемый символ ICS-LoRa. Предложенная схема интерливинга ICS-LoRa сохраняет ту же устойчивость связи, что и номинальная LoRa. Схема ICS-интерливинга также разработана для упрощения реализации, при которой как модуляция, так и демодуляция ICS-LoRa могут использовать один и тот же блок ICS-interleaver. Выведено точное приближение для характеристики BER (битовой ошибки) предлагаемой ICS-LoRa с целью оценки базовой чувствительности при приёме. Показано, что прирост пропускной способности на 14% у ICS-LoRa с SF=7 связан с потерей чувствительности порядка всего 0.8 дБ. С другой стороны, ICS-LoRa обеспечивает более 8% прироста пропускной способности с практически отсутствующим влиянием на чувствительность при использовании SF=12, что определяет максимальный радиус покрытия.