LoRa vs. Narrowband

Nach der Theorie von Shannon braucht man für einen gegebenen Kanal 
(Sendeantenne, Empfangsantenne, Dämpfung dazwischen, Störungen durch 
Rauschen) eine bestimmte Energie pro übertragenes Bit an Information.

Ob man das jetzt mit einem breitbandigem Signal und wenig S/N (Signal zu 
Rauschverhältnis) macht. Oder mit einem schmalbandigem Signal das dann 
mehr S/N braucht, das ist egal.
D.h. wenn man mit 1kbit/s übertragen will dann braucht man dazu eine 
gewisse Sendeleistung, egal ob ich die breitbandige oder schmalbandige 
Modulation nutze.
Wenn ich 10kbit/s übertragen will, brauche ich die 10-fache 
Sendeleistung, weil ich für die schnellere Übertragung ein besseres S/N 
brauche. Wieder egal welche Modulation.
-> Die benötigte Energie im Sender pro übertragenes Bit beleibt gleich.

Soweit die Theorie. Zaubern geht also nicht, egal welche Art Modulation.

In der Praxis gibt es dann Modulationsarten die das oben beschriebene 
theoretische Maximum nicht ausnutzen.
Es gibt Empfängerkonzepte die billig sind aber bei weitem nicht an das 
theoretische Maximum ran kommen was an sich möglich wäre.
Es gibt (gab) schmalbandige Störer die das schmalbandige Signal auf der 
gleichen Frequenz komplett tot machen, das breitbandige Signal aber nur 
ein wenig stören. Heutzutage haben fast alle Schaltnetzeile eine 
spread-sprectrum-Clock so dass sie selber eine breitbandige Störung 
produzieren, das vermindert den Vorteil der breitbandigen Modulation.

asd schrieb:
> Ob man das jetzt mit einem breitbandigem Signal und wenig S/N (Signal zu
> Rauschverhältnis) macht. Oder mit einem schmalbandigem Signal das dann
> mehr S/N braucht, das ist egal.


Das stimmt so nicht ganz. Das ultimative Shannon limit von EB/N0=-1.6 dB 
erreicht man nur mit unendlich Bandbreite. Ein Negativbeispiel findet 
sich in WLAN oder 3G/4G, die zwar spektral sehr effizient sind, aber > 
10 dB an Sensitivity verschenken, die sie mit höherer Bandbreite und 
gleichen Datenraten gewinnen könnten. Aber Bandbreite in den gegeben 
Frequenzbändern ist nunmal begrenzt.

Generell ist höhere Bandbreite hinsichtlich Performance zu bevorzugen 
(weniger störanfällig, genauere Lokalisierungsmöglichkeiten, etc), aber 
halt auch deutlich aufwendiger (Stromverbrauch, Chipgröße, Komplexität 
der Algorithmen, etc)

> Das stimmt so nicht ganz. Das ultimative Shannon limit von EB/N0=-1.6 dB
> erreicht man nur mit unendlich Bandbreite.

Dann muss ich die alten Skripte nochmal raus suchen, da sind mir ein 
paar Details verloren gegangen.

TBD schrieb:
> Generell ist höhere Bandbreite hinsichtlich Performance zu bevorzugen
> (weniger störanfällig, genauere Lokalisierungsmöglichkeiten, etc), aber
> halt auch deutlich aufwendiger (Stromverbrauch, Chipgröße, Komplexität
> der Algorithmen, etc)

Solange man diese Technik für unter 10€ kaufen kann, ist mir zumindest 
der Aufwand für Einzelanwendungen ziemlich egal.
Jeder GPS-Satellit schafft es, mit seinen 13W, verteilt auf ein 2MHz 
breites Band aus 20000km Entfernung den gesamten, von ihm aus sichtbaren 
Teil der Erde und den erdnahen Raum auszuleuchten. Und selbst ein NEO-6M 
GPS Modul für 5€ schafft es, das Signal mit seinen 50Bd zu dekodieren, 
obwohl da alleine schon über 30 GPS Satelliten munter durcheinander 
senden.