Modulação LoRa - Conceitos

Publicado em março/2020


Chirp Spread Spectrum – CSS

LoRa é uma modulação proprietária ( SEMTECH - https://www.semtech.com/lora/what-is-lora ), que utiliza espalhamento espectral baseado em Chirp Spread Spectrum (CSS), sendo espalhamento espectral um um método onde o sinal é espalhado no domínio da frequência, por exemplo, quando um sinal é transmitido em pequenas rajadas alternando entre frequências em uma sequência pseudo aleatória.
Um chirp, comumente denominado sinal de varredura (sweep signal), é um “tom” que tem sua frequência incrementada (up-chirp) ou decrementada (down-chirp) com o tempo, e de forma cíclica. Vale observar que o nome chirp é uma referência ao gorjeio dos pássaros (chirping sound).


Up-chirp e down-chirp
UP-CHIRP E DOWN-CHIRP
Computer SciencePublished in International Conference on… 2015 DOI:10.1109/ICEEI.2015.7352515

Na modulação LoRa, estes chirps são usados como portadoras para modular o sinal. A imagem a seguir ilustra um típico pacote LoRa, onde podemos observar o , composto por "n" up-chirps, seguido pela mensagem de sincronismo, composta por dois down-chirps, e finalmente a informação modulada por up-chirps.

Modulação LoRa
IEE SPECTRUM
Listening for Chirps - Illustration: Erik Vrielink
Modulação

Lembrando rapidamente e de forma simplificadas sobre modulação, informações analógicas podem ser codificadas por uma portadora, sendo esta informação transportada após a codificação através de variações de amplitude (AM - Amplitude Modulação), frequência (FM - Frequency Modulation) e fase (PM - Phase Modulation).

Analogamente, informações digitais podem ser codificadas atráves de variações de amplitude, frequência e fase, as modulações ASK, FSK e PSK:

  1. ASK - AMPLITUDE SHIFT KEYING
    Informação transportada pela variação da amplitude do sinal (uma magnitude para bit 0 e outra para bit 1);
  2. FSK - FREQUENCY SHIFT KEYING
    Informação transportada pela variação da frequência do sinal (uma frequência para o bit 0 e outra para o bit 1);
  3. PSK - PHASE SHIFT KEYING
    Informação transportada pela variação da fase do sinal (uma fase para 0 e outra para 1)
Transceiver

Denominação para dispositivo que pode transmitir e receber um sinal, ou seja, comunicação full duplex.