Hallo zusammen,
habe eine Frage zu LoRa und Narrowband. LoRa soll ja bei kleinen
Datenraten und kleinster Leistung weite Strecken überbrücken. Dabei wird
wohl ein Modulationsverfahren das sich FM-modulated chirp pulse nennt
verwendet und einen hohe Bandbreite benötigt. Neben LoRa gibt es aber
auch Hersteller, die auf ihr Narrowband mittels einfacher FSK schwören.
Ich würde gerne verstehen warum diese LoRa Technik so gut sein soll. Die
Narrowand Technologie setzt wohl auf eine gute klassische
Empfängertechnik (Filter) ist schmalbandig und erlaubt damit viele
Kanäle. Bei Störungen wechselt man wohl gegebenenfalls den Kanal (obwohl
ein Sender ja nicht wissen kann, dass sein Kanal gerade gestört ist.
Könnte eine Schwachpunkt sein.) Kann mir jemand die Vorteile des bei
LoRa angewendeten Verfahrens erklären? Verstehe jetzt z.B. nicht, warum
die Empfindlichkeit, Reichweite steigen soll, wenn ich eine größer
Bandbreite verwende und statt FSK diesen Chirp verwende. Was bedeutet
dies eigentlich? Ist da ein Frequenzsweep aufwärts über z.B. 10 kHz z.B.
als "1" und über 10kHz abwärts als "0" definiert? Es würde dann
vielleicht reichen, irgend einen auf- oder absteigenden
Frequenzausschnitt zu finden. Vielleicht ist das alles Blödsinn aber aus
diesem Grund wage ich zu fragen.
Danke Euch schon mal.
Michael
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.
