LoRa（Long Range）是一种基于线性调频扩频（Chirp Spread Spectrum，CSS）调制技术的低功耗广域网（LPWAN）通信方式。它的卓越远距离传输性能，除了依赖协议栈和网络架构外，更关键在于物理层的几个核心参数设置。掌握这些参数的原理和应用方法，是设计稳定、高效LoRa网络的基础。本文将深入解析 扩频因子（SF）、带宽（BW）、编码率（CR）、发射功率（Tx Power） 这四个关键物理层参数。
1. 扩频因子（Spreading Factor, SF）
- 定义：SF 表示一次符号传输所需的芯片数（chirp数），范围通常为 SF7 ~ SF12。
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影响：
- SF越大 → 传输距离更远、抗干扰性更强，但速率更低、空中占用时间更长。
- SF越小 → 数据速率更高、延迟更低，但传输距离会减少。
- 应用建议：对于远距离、低速率应用（如农业环境监测），可选择 SF10 以上；对于短距离、大数据量应用，可选择 SF7 ~ SF9。
2. 带宽（Bandwidth, BW）
- 定义：LoRa 的信号带宽，常见取值为 125 kHz、250 kHz、500 kHz。
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影响：
- BW越大 → 数据速率越高、传输延迟更低，但抗干扰能力下降、接收灵敏度降低。
- BW越小 → 接收灵敏度更高、抗干扰更强，但速率下降。
- 应用建议：在干扰多的环境中可选 125 kHz，在速率要求高的应用中可选 250 kHz 或 500 kHz。
3. 编码率（Coding Rate, CR）
- 定义：LoRa 使用前向纠错（FEC）机制，CR 以 4/5、4/6、4/7、4/8 表示。
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影响：
- CR越高（如4/8） → 抗干扰能力更强，但有效数据速率降低。
- CR越低（如4/5） → 数据速率更高，但抗干扰能力稍弱。
- 应用建议：在干扰环境中可选高CR（4/7或4/8），在干扰较少的环境中可选低CR（4/5）。
4. 发射功率（Tx Power）
- 定义：终端或网关发送信号的功率，单位 dBm，常见值为 +14 dBm、+17 dBm、+20 dBm。
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影响：
- 功率越高 → 信号覆盖更远，但功耗增加、可能超出法规限制。
- 功率越低 → 节省电能，但传输距离缩短。
- 应用建议：根据地区法规设定合规功率，在满足通信需求的前提下尽量降低发射功率以延长电池寿命。
总结
LoRa 的物理层参数并非孤立存在，而是相互影响、相互制衡的。例如，提高 SF 虽然能提升覆盖范围，但会降低速率并增加延迟；提高 BW 虽然速率更高，但会牺牲接收灵敏度。合理组合 SF、BW、CR、Tx Power，可以在距离、速率、功耗、可靠性之间找到最佳平衡。
对于企业级 LoRaWAN 应用，建议通过实地测试和动态参数调整，实现网络性能的最优配置。