लोरा चिप्स, चिराप, प्रतीकों और बिट्स के बीच संबंधों को समझना

मैं लोरा चिप्स, "चिरप्स", प्रतीकों और बिट्स के बीच वास्तविक संबंधों को समझने की कोशिश कर रहा हूं। मेरा मतलब सिर्फ ऐसे समीकरणों से नहीं है जो विभिन्न दरों से संबंधित हैं, बल्कि वास्तव में ये चीजें मात्रात्मक रूप से कैसे संबंधित हैं।

सेमटेक दस्तावेज़ AN1200.22 लोरा ™ मॉड्यूलेशन बेसिक्स में विभिन्न दरों से संबंधित कुछ बुनियादी समीकरण और परिभाषाएं शामिल हैं। जहां तक मैं समझ सकता हूं, चिप दर सीआर हमेशा चयनित बैंडविड्थ के बराबर संख्यात्मक रूप से होने वाली है। इसलिए यदि चयनित बैंडविड्थ = 125 kHz, चिप दर 125,000 चिप / सेकंड है। सिंबल BW को तब चिप दर के साथ परस्पर उपयोग किया जाता है।

फैलने वाला कारक चिप्स और प्रतीकों से संबंधित है। । इसलिए प्रतीक दर SR चिप दर (BW के रूप में) से संबंधित है: $2^{SF} chips = 1 \ symbol$

$SR = \frac{BW}{2^{SF}}$

लोरा मॉडुलन के कार्यान्वयन में, हर 4 बिट डेटा को 5, 6, 7 या 8 बिट्स के रूप में अग्रेषित त्रुटि सुधार के रूप में एन्कोड किया जाएगा, और इन्हें कोडिंग दर CR = 1, 2, 2 सेट करके चुना जाता है। 3, 4. इसलिए उपयोगकर्ता डेटा बिट्स की वास्तविक दर को कारक द्वारा कम किया जाना चाहिए:

। $BR_{user} = BR\frac{4}{4+CR}$

यह निष्कर्ष निकालता है कि मुझे क्या लगता है कि मैं अभी तक समझता हूं । मुझे नहीं पता कि वास्तव में चिप्स या प्रतीक क्या हैं । उदाहरण के लिए, बैंडविड्थ और कच्चे बिट दर के बीच अंतिम संबंध में एक अतिरिक्त एसएफ शब्द है, जो मुझे समझ में नहीं आता है।

$BR = SF\frac{BW}{2^{SF}}\ = SF \cdot SR$

यह कहता है कि एक प्रतीक SR बिट्स के बराबर है, या लोरा उपलब्ध सेटिंग्स में 6 और 12 बिट्स के बीच है। क्या वो सही है?

मैंने यहां पाया है (यह भी देखें, इस वीडियो में 13:00 बजे के बाद EDIT: अधिक हाल ही में और अधिक गहराई से बातचीत का वीडियो ) आवृत्ति df / dt के पहली बार व्युत्पन्न के रूप में chirp दर की एक परिभाषा। इससे इसे की इकाइयाँ लेकिन वहाँ दिखाया गया भाव अलग है। शायद यह आवृत्ति के परिवर्तन की दर के बजाय पूर्ण स्वीप (चिंप) की दर है? $time^{-2}$

ऊपर: स्क्रीन शॉट यहाँ से ।

प्रश्न: चिप्स और "चिरप्स" के बीच क्या संबंध है - क्या चिप्स को स्पेक्ट्रोग्राम में नेत्रहीन रूप से प्रतिष्ठित किया जा सकता है - क्या कोई देख सकता है कि प्रत्येक चिप कहाँ से शुरू और समाप्त होती है? इसके अलावा, क्या वास्तव में प्रति प्रतीक 6 और 12 बिट्स के बीच हैं?

नीचे लोरा संकेतों के स्पेक्ट्रोग्राम के कुछ चित्र दिए गए हैं। ऐसा लगता है कि प्रत्येक चिरप के दौरान, औसत रूप से नाममात्र की चिर अवधि में औसतन एक तात्कालिक बदलाव होता है, लेकिन मुझे नहीं पता कि यह सामान्य है।

ऊपर: लिंकलेब्स से लोरा स्पेक्ट्रोग्राम : "लोरा क्या है?" ।

ऊपर: एक RTL-SDR के साथ लोरा आईओटी प्रोटोकॉल को डिकोड करने से लोरा स्पेक्ट्रोग्राम ।

ऊपर: रिवरसिंग लोरा (पीडीएफ) से स्क्रीन शॉट ।

ऊपर: से डिकोडिंग Lora - से काटी यहाँ ।

— उह ओह
स्रोत

यह एक संबंधित उत्तर है ।

— उहोह

क्या आपने मैट नाइट की लोरा फी पर 33 सी 3 में बात की है? media.ccc.de/v/33c3-7945-decoding_the_lora_phy - यह जीआरसीओएन में आयोजित वार्ता का "विस्तारित और बेहतर संस्करण" है (दोनों को लाइव देखने के लिए बहुत अच्छा था) (आप अपने "रिवर्स से स्लाइड से लिंक करते हैं" लोरा "जीआरसीओएन पर बात करें)

— मार्कस मुलर

@ MarcusMüller मैं इसे अभी देख रहा हूं - यह पुराने वीडियो की तुलना में बहुत अधिक उपयोगी है - मैं नए लिंक शामिल करने के लिए अपने प्रश्न को संपादित करूंगा - धन्यवाद !! लेकिन मुझे अभी तक समझ नहीं आया है कि कैसे चिर दर (df / dt) में समय की इकाइयाँ हो सकती हैं

^{- 1}

${}^{-1}$

^{- 2}

${}^{-2}$

@ लोरा में कोई दिलचस्पी है? 1) LoRa (PDF) को उलट देना , 2) LoRa PHY (उत्कृष्ट वीडियो ) को डिकोड करना , 3) Linklabs: लोरा क्या है? , 4) डिकोडिंग Lora

— uhoh

@ mike65535 संपादन के लिए धन्यवाद! हां, जबकि SEMATECH सभी कैप है, सेमटेक पूरी तरह से अलग है। मांसपेशियों की स्मृति होनी चाहिए ।

— उहोह

जवाबों:

लोरा एक चिर-आधारित स्प्रेड-स्पेक्ट्रम मॉड्यूलेशन है। एक प्रतीक एक है कूजन ।

प्रतीकों / चिरागों को उत्पन्न करने के लिए, मॉडेम एक थरथरानवाला के चरण को संशोधित करता है। प्रति सेकंड जितनी बार मॉडेम चरण को समायोजित करता है उसे चिप दर कहा जाता है और मॉडुलन बैंडविड्थ को परिभाषित करता है । चिप दर क्वार्ट्ज आवृत्ति (32 मेगाहर्ट्ज) का एक सीधा उपखंड है।

Example for 125 kHz LoRa:

125 kHz modulation bandwidth
    = 125000 chips per second
    = 8 µs per chip

modulation bandwidth < occupied spectral bandwidth < channel spacing (typ 200 kHz)

बेसिक चिरपोरियां केवल fmin से fmax (अप-चिरप) या fmax से fmin (डाउन-चिरप) तक एक रैंप हैं। डेटा ले जाने वाले चिंपांजी चक्रीय होते हैं जो चक्रीय-शिफ्ट होते हैं, और यह चक्रीय पारी जानकारी को ले जाती है।

प्रसार कारक दो मौलिक मूल्यों को परिभाषित करता है:

$2^{SF}$
उस प्रतीक द्वारा एन्कोड किए जा सकने वाले कच्चे बिट्स की संख्या SF है

कारण यह है कि एन चिप्स की लंबाई के साथ एक प्रतीक, को 0 से एन -1 पदों पर चक्रीय रूप से स्थानांतरित किया जा सकता है। "संदर्भ" स्थिति लोरा फ्रेम की शुरुआत में अन-शिफ्ट किए गए प्रतीकों द्वारा दी गई है। तो यह चक्रीय पारी लॉग 2 (एन) बिट्स की जानकारी ले सकती है। यदि N दो की शक्ति है, तो गणित अच्छी तरह से काम करता है।

Example for SF 7

A SF 7 symbol is 128 chips long
    = 1.024 ms @125kHz modulation bandwidth
    = 512 µs @250kHz modulation bandwidth
    = 256 µs @500kHz modulation bandwidth

A 128-chip long symbol can by cyclically shifted from 0 to 127 positions, and that shift
carries 7 bits of raw information:
    ~ 6.8 kbps raw @125kHz modulation bandwidth
    ~ 13.7 kbps raw @250kHz modulation bandwidth
    ~ 27.3 kbps raw @500kHz modulation bandwidth

शोर के कारण, यह मॉड्यूलेशन / डिमोड्यूलेशन प्रक्रिया त्रुटियों का परिचय देती है, और इसीलिए त्रुटि सुधार कोड जोड़ा जाता है। एक सामान्य पेलोड के लिए, अतिरेक के 25% (CR1) या 50% (CR2) को चिरागों को संशोधित करने से पहले जोड़ा जाता है। व्यवहार में, उपयोगकर्ता द्वारा भेजे गए डेटा को बेहतर त्रुटि सुधार गुण प्राप्त करने के लिए भी मिलाया जाता है।

कच्चे डेटा-दर और त्रुटि सुधार नाममात्र डेटा-दर को परिभाषित करते हैं। प्रभावी अधिकतम डेटा-दर प्राप्त करने के लिए एक डिवाइस पर संचारित किया जा सकता है, आपको इसे ध्यान में रखना होगा:

वैधानिक कर्तव्य-चक्र की सीमा, यदि लागू हो, तो उस बैंड का, जिसमें आप उत्सर्जन करते हैं
भेजे गए प्रत्येक फ्रेम के लिए लोरा प्रस्तावना, हेडर और सीआरसी का ओवरहेड (छोटे फ्रेम भेजे जाने पर महत्वपूर्ण प्रभाव)
प्रत्येक फ्रेम के लिए आपके प्रोटोकॉल का ओवरहेड (छोटे फ्रेम के लिए भी बहुत महत्वपूर्ण)

संपादित करें:

मैंने (लाल रंग में) चिरागों की सीमाओं को जोड़ा है ताकि चक्रीय-बदलावों के प्रभाव को समझना आसान हो। फ़्रेम के प्रारंभ को इंगित करते हुए प्रस्तावना के अंत में कुछ विशेष प्रतीकों को छोड़कर, लोरा फ्रेम में सभी चिराग समान लंबाई के होते हैं। फ़्रिक्वेंसी काफी हद तक "चारों ओर" कूदने लगती है, लेकिन चरण में कोई असंतोष नहीं है जो बैंड के चारों ओर अवांछित हार्मोनिक्स की प्रचुर मात्रा में ले जाएगा।

— सिल्वेन
स्रोत

f_{m a x} - f_{m i n}

$f_{max}-f_{min}$

चक्रीय-शिफ्ट के कारण "अनियमितताएं" और "कदम" होते हैं। एक गैर-स्थानांतरित शिर्फ़ fmin पर शुरू होता है, और fmax पर समाप्त होता है। 2 ^ (SF-1) नमूनों द्वारा चिर-चक्र शुरू (fmin + fmax) / 2, आधे chirp लंबाई में fmax तक रैंप, फिर तुरंत fmin पर कूदते हैं, फिर (fmin + fmax) तक रैंप होते हैं। 2 चिर के अंत में।

— सिल्वेन

f_{m i n}

$f_{min}$

मैं अभी भी बिट्स / प्रतीक ~ एसएफ पर अटका हुआ हूं। यह कुछ स्पष्ट और अच्छी तरह से संकेत-प्रेमी के लिए जाना जाता है, लेकिन मुझे अभी तक ऐसा नहीं दिखता है। क्या आप मुझे किसी जगह पर इंगित कर सकते हैं जिसे मैं आगे पढ़ सकता हूं? मुझे बस "अहा" चाहिए! प्रकार सुराग। धन्यवाद! ऐसा लगता है कि लोरा मेरे लिए सीखने का एक अच्छा अनुभव बन गया है ।

— उहोह

मैंने LoRa में आने के लिए अंतिम 24 घंटे बिताए और इस सवाल पर लड़खड़ा गया। मैं भी chirp दर के साथ फंस गया था और कैसे एक chirp में विभिन्न चिप्स और इतने पर देख सकते हैं। मुझे यहाँ दोनों उत्तर पसंद नहीं हैं क्योंकि वे प्रश्न के भाग वाले भाग को संबोधित नहीं करते हैं : यदि मेरे पास समय है तो मैं अपना उत्तर लिखूंगा, उस क्षण तक मैं इस पेटेंट को पढ़ने की सलाह दूंगा । यह उत्तर वास्तव में इस दस्तावेज़ से ली गई जानकारी के टुकड़े हैं। उदाहरण के लिए और विशेष रूप से चिरप की सीमाओं को आकर्षित करने के लिए बहुत बहुत धन्यवाद यह वास्तव में मददगार था!

— फेलिक्स Crazzolara

परिभाषाएं

तो, एक बिट , प्रतीक , चिप और चिंप क्या है, और इनका क्या मतलब है?

बिट

बिट सूचना की सबसे छोटी इकाई है। अधिकांश समय, हम प्रेषक (TX) से रिसीवर (RX) तक इन बिट्स को भेजने की कोशिश करते हैं।

इन बिट्स को आरएक्स में भेजने के लिए, उन्हें अपने गंतव्य तक पहुंचने के लिए किसी प्रकार के माध्यम से जाना होगा। यह कोई भी धातु, हवा, पानी, फाइबर ऑप्टिक्स आदि हो सकते हैं, किसी भी तरह के माध्यम की आप कल्पना कर सकते हैं।
उनमें से प्रत्येक के फायदे, कमियां और अपने स्वयं के quirks हैं, लेकिन हम ज्यादातर उनका उपयोग करते हैं क्योंकि हमें अन्य मीडिया की कमी की भरपाई करने की आवश्यकता है।
फाइबर ऑप्टिक्स का उपयोग किया जाता है क्योंकि वे वायरलेस ट्रांसमिशन की तुलना में बहुत कम क्षीणन के साथ संकेत संचारित करने में बेहतर होते हैं जो मध्यम के रूप में हवा का उपयोग करता है, और अगर हम लंबी दूरी की बात कर रहे हैं तो तांबा आधारित संचार की तुलना में बहुत कम खर्चीला है।
इस माध्यम का नुकसान यह है कि आप इस पर शक्ति संचारित नहीं कर सकते, यह व्यर्थ होगा। आप अंत में इस शक्ति का पुन: उपयोग नहीं कर सकते, इसलिए यदि आप सूचना प्रसारित करते समय कुछ करना चाहते हैं, तो आपको तांबे का उपयोग करना होगा।
बिट दर प्रति यूनिट इकाई द्वारा प्रेषित या संसाधित बिट्स की संख्या है।

बी मैं टी आर ए टी इ = {आर}_{ख}

$Bit\ rate = R_b$

प्रतीक

यदि आप इन विभिन्न प्रकार के मीडिया को प्रसारित करना चाहते हैं, तो आपको एक तरह से सूचना के उन हिस्सों का वर्णन और संचारित करना होगा, जिससे यह अपने गंतव्य तक पहुंच सके।
एक प्रतीक एक या अधिक बिट डेटा का प्रतिनिधित्व करता है, यह एक प्रकार का तरंग या एक कोड हो सकता है ।
प्रतीक दर प्रति समय इकाई में प्रतीक परिवर्तनों की संख्या है, यह बिट दर के बराबर या उससे कम हो सकता है। प्रतीक दर को बॉड दर और मॉड्यूलेशन दर के रूप में भी जाना जाता है।

यहाँ एक उदाहरण है कि किस तरह के लाइन कोड मौजूद हैं, और किस प्रकार के संशोधन हैं ।

एस y म ख ओ एल आर ए टी इ = {आर}_{रों}

$Symbol\ rate = R_s$

टुकड़ा

चिप प्रसार स्पेक्ट्रम प्रसारण के संदर्भ में डेटा के अनुक्रम का मूल द्विआधारी तत्व है, और भ्रम से बचने के लिए, उन्होंने इसे बिट से अलग नाम दिया।

स्प्रेड स्पेक्ट्रम एक बैंडविड्थ के माध्यम से आपके डेटा को फैलाने का विचार है, इस तरह से ट्रांसमिशन अधिक निरर्थक होगा, जाम होने की संभावना कम होगी। यदि आप स्प्रेड स्पेक्ट्रम का उपयोग किए बिना समान विश्वसनीयता तक पहुंचना चाहते हैं, तो आपको अपेक्षाकृत उच्च शक्ति में एक संकीर्ण-बैंड में संचारित करना होगा। यह अन्य प्रसारणों को जाम करता है, और दूरसंचार के पूरे बिंदु के खिलाफ जाता है, कि आप किसी अन्य के प्रसारण को परेशान किए बिना, सूचना को सफलतापूर्वक प्रसारित करते हैं।
चिप दर , प्रति इकाई समय प्रेषित या प्राप्त चिप्स की संख्या है, और यह प्रतीक दर से बहुत बड़ा है, जिसका अर्थ है कि कई चिप्स एक प्रतीक का प्रतिनिधित्व कर सकते हैं।

सी ज मैं पी आर ए टी इ = {आर}_{सी}

$Chip\ rate = R_c$

प्रतीक दर बिट दर से कम या बराबर है, चिप दर प्रतीक दर से अधिक है और बिट दर से भी अधिक है।

में Semtech AN1200.22 दस्तावेज़ पृष्ठ पर 9-10 निम्नलिखित सूत्र उपयोग किया जाता है:

{आर}_{ख} = एस एफ \cdot \frac{बी डब्ल्यू}{2^{एस एफ}} {आर}_{रों} = \frac{बी डब्ल्यू}{2^{एस एफ}} {आर}_{सी} = {आर}_{रों} \cdot 2^{एस एफ}

$R_b = SF \cdot \cfrac{BW}{2^{SF}}\qquad R_s = \cfrac{BW}{2^{SF}}\qquad R_c = R_s\cdot 2^{SF}$

$R_b = SF\cdot R_s$ $R_c = \cfrac{R_b}{SF} \cdot 2^{SF}$
$100\ bps$ $200\ cps$

{आर}_{सी} > {आर}_{ख} > {आर}_{रों}

$R_c > R_b > R_s$

यदि आप रुचि रखते हैं कि अन्य प्रसार स्पेक्ट्रम प्रौद्योगिकियां मौजूद हैं जो चिप की अवधारणा का उपयोग करती हैं, तो एक्सेस विधि कोड डिवीजन मल्टीपल एक्सेस की जांच करें ।

कलरव

एक सर्प एक संकेत है जिसमें आवृत्ति बढ़ती है (अप-चिरप) या घट जाती है (डाउन-चिरप)। QPSK, BPSK और कई प्रकार के डिजिटल मॉड्यूलेशन में, वे साइनसॉइडल तरंगों को प्रतीकों के रूप में उपयोग करते हैं, लेकिन CSS में वे chirps का उपयोग करते हैं, जो समय में वोल्टेज / शक्ति भिन्न नहीं होते हैं, लेकिन समय में आवृत्ति बदलते हैं।

जारी रखा जाएगा-
मुझे चिप भाग से उत्तर को संशोधित करने की आवश्यकता है, क्योंकि दो दस्तावेजों ( 1 , 2 ) से चीजों की गणना एक ही परिणाम नहीं देती है, और वीडियो में यह अभी भी स्पष्ट नहीं है कि हम क्या लेते हैं CSS संग्राहक सिग्नल में चिप या प्रतीक।

साधन

टुकड़ा

रंगावली विस्तार

मॉड्यूलेशन तकनीक

बिट, प्रतीक और चिप दर

आगे पढ़े

बिट दर बनाम बॉड दर

मल्टीप्लेक्सिंग तकनीक

आधुनिक डिजिटल मॉड्यूलेशन तकनीक

प्रसार स्पेक्ट्रम संचार का सिद्धांत

सैटेलाइट कम्युनिकेशंस सिस्टम: सिस्टम, तकनीक और प्रौद्योगिकी

कुछ अनुप्रयोग और मापचर्चा फैल स्पेक्ट्रम (सीएसएस) प्रौद्योगिकी

डिजिटल ट्रांसमिशन: वीज़िम / कॉम (सिग्नल और संचार प्रौद्योगिकी) के साथ एक सिमुलेशन-एडेड परिचय

— domenix
स्रोत

यह एक बहुत ही सुंदर उत्तर है, और मैं निश्चित रूप से अपडेट के लिए "बने रहूंगा"। लेबल किए गए भाग को मत भूलना प्रश्न: मैं विशेष रूप से लोरा के लिए संबंध को समझना चाहूंगा, और अगर मैं समझ सकता हूं कि लोरा मॉड्युलेटेड सिग्नल के वास्तविक स्पेक्ट्रोग्राफम में चिप्स और प्रतीकों को कैसे पहचाना जाए। धन्यवाद!

— उहोह