LoRa物聯網通信技術（簡體書）

一、 為什麼要寫本書

目前，在全球運營商將4G作為主流網絡且開始商用5G的背景下，2G網絡的退網已實施或提上日程。物聯網的市場前景，尤其是需要低速率、低電量耗費的無線場景的連接需求越來越多，在這個時機下，以LoRa為代表的低功耗廣域網絡正填補了這一缺口。大約從2014年起，國內首批企業開始研發LoRa相關產品。最近幾年，LoRa已經從一個小範圍使用的小無線技術成長為物聯網領域無人不曉的事實標準。國內LoRa產業鏈企業數量已超過1500家，且以每年50%的增速發展。

然而，至今國內沒有一本全面介紹LoRa技術的書籍，甚至許多讀者認為LoRa技術有著神秘色彩。LoRa的物理層調制技術，市場上完全沒有相關資料，這也是LoRa技術神秘的原因。由於本人的工作既負責Semtech公司LoRa在中國的市場推廣和市場策略，又負責管理中國區的LoRa應用技術團隊，所以對LoRa的市場和技術了解都有得天獨厚的優勢。當我發現大量的LoRa從業者遇到技術問題以及應用困難時，我覺得有必要寫一本關於LoRa的書，全方位地解釋LoRa技術的細節和特點； 當我看到許多客戶對LoRa市場的理解存在錯誤時，我覺得應該從市場、生態的角度讓大家了解LoRa的方向和目標是什麼。

每天都有大量LoRa初學者前來咨詢技術和應用問題，他們在網上尋找資料並自己研究，最終發現網上的許多資料相互矛盾，無法找到準確有效的技術資料。本書最主要的目的，就是成為LoRa的工具書。無論是LoRa的初學者還是LoRa項目工程人員，都可以通過本書了解需要用到的知識點。

二、 內容特色

本書是業內全面介紹LoRa物聯網通信技術的書籍，具有以下特點：

LoRa調制核心技術揭秘

由於LoRa技術為Semtech公司的獨家技術，因此，重要的相關資料在市場上完全沒有。本書會詳細講解LoRa調制技術和擴頻技術，將LoRa技術的核心部分展示出來，幫助讀者揭開LoRa的神秘面紗。本書通過先講解常見調制技術和擴頻技術，再講到LoRa調制和擴頻技術的方式，讓讀者了解LoRa技術的根本原理。書中有實際的LoRa數據發送案例，可以讓讀者了解到一個數據如何從LoRa的發射機中編碼調制發送。

深入淺出，核心參數計算

本書詳細介紹了LoRa技術的特點和核心參數，並通過參數對比的方式方便讀者了解LoRa與其他物聯網通信技術的差別。書中有大量針對LoRa核心參數的計算，例如關於信噪比和靈敏度的計算，擴頻因子、帶寬、通信速率的關係，LoRa的極限靈敏度相關參數等。書中有大量的計算案例，供讀者學習。

產業鏈及生態全方位介紹

書中詳細描述了LoRa生態中所有產業鏈組成部分，以及產業鏈企業的分工、現狀和發展趨勢，並針對國內生態鏈企業進行詳細描述； 介紹了行業中不同角色的優秀企業及其產品和應用案例。

緊扣實踐、LoRa應用工程問題

針對LoRa應用中常遇到的傳輸距離、信道容量、定位、功耗等實際工程問題展開討論，並通過從理論到實踐的分析，給出不同問題的計算方法和優化方案。同樣，針對上述問題，書中都給出了應用例題，讀者可以借鑒應用例題解答思路，解決自己工作中遇到的實際問題。

實際應用案例解析

書中給出了常見LoRa應用的十幾個案例，包括最前沿的LoRa消費類應用。讀者可以通過學習應用案例來構建自己的LoRa項目規劃，並可根據LoRa的多個創新應用，利用書中的LoRa技術知識，開闊新的應用領域。

行業與市場方向指引

書中給出了LoRa領域最新的市場策略和市場動向，市場上尚未公開的多個LoRa擴展標準協議也將提前與讀者見面。尤其是LoRa聯盟和生態針對中國市場的發展和策略以及應用的新的重點方向都在書中告知。

本書還介紹了LoRa技術的發展方向以及下一代LoRa芯片的技術特點和應用方向，此信息對於LoRa產業鏈公司的發展方向有重要的指導作用。

三、 配套資源，超值服務

 本書提供教學課件等資源。可以關注“人工智能科學與技術”微信公眾號，在 “知識”→“資源下載”→“配書資源”菜單獲取本書配套資源（也可以到清華大學出版社網站本書頁面下載）。

 本書配套微課視頻（60個，1106分鐘），可以掃描書中各章節對應位置二維碼觀看。

 讀者可登錄配套資源中提供的網址下載產品說明書、例程、推薦的閱讀材料和其他相關資源。此外，作者還定期與讀者進行在線互動交流，解答讀者的疑問。

 LoRa生態信息，可以關注以下微信公眾號：

■Semtech

■物聯網智庫

■物聯傳媒

四、 結構安排

本書主要介紹與LoRa物聯網通信技術相關的全部內容，包括LoRa的歷史背景、核心技術、芯片產品、行業標準規範、產業鏈生態、工程計算以及案例詳解。本書以從基礎到應用的方式展開，從基礎的LoRa技術原理講起，再介紹LoRa的產品和生態，最後介紹工程應用中的計算和案例分析。

五、 讀者物件

 LoRa技術從業人員。

 電子信息工程、通信工程、物聯網相關專業的本科生和研究生。

 物聯網技術從業人員或愛好者。

六、 致謝

感謝Semtech公司對於本書的支持，並提供了大量的資料和技術支持，尤其是張暉（Chris Chang）、黃旭東（Mike Wong）、Olivier Seller、凌海、陳建魏、王仁發、胡小喬、鄭平、麥龍浪、成曉林、Blaise Paratte、裘寒青、鄧春輝、楊立志、何國俊、張瓊、劉鵬、張雪、姚元、袁晴明、牙韓文、謝利超等同事給予的幫助。本書僅代表個人觀點，在任何情況下與Semtech公司立場無關。

感謝物聯網智庫、物聯傳媒和惠眾智鏈提供的市場資料。

感謝我的太太樊倩，協助完成大量的英文翻譯和資料整理工作； 感謝我的父母，在本書校對過程中付出了辛勤的勞動。

限於作者的水平和經驗，加之時間比較倉促，疏漏或者錯誤之處在所難免，敬請讀者批評指正。有興趣的朋友可發送郵件，與本書策劃編輯進行交流。

七、 說明

本書著作權歸升特半導體（深圳）有限公司所有。

甘泉

2021年4月於深圳

第1章LoRa背景及概述——物聯網的DNA視頻講解： 197分鐘（8個）

1.1LoRa背景介紹

1.1.1LoRa 技術與現狀

1.1.2Semtech公司介紹

1.2物聯網技術

1.2.1物聯網的定義與發展

1.2.2無線物聯網通信技術

1.2.3NBIoT

1.2.4eMTC

1.2.5Sigfox技術

1.3LoRa特點及應用

1.3.1LoRa技術特點

1.3.2LoRa與短距離、長距離無線技術對比

1.3.3LoRa應用市場分析

小結

第2章LoRa技術核心——Chirp調制解調技術視頻講解： 134分鐘（5個）

2.1常用數字通信調制技術

2.1.1數字調制概念

2.1.2二進制數字的調制

2.1.3二進制數字調制抗噪分析

2.1.4二進制數字調制系統的性能比較

2.2擴頻技術

2.2.1擴頻通信的歷史

2.2.2擴頻技術介紹

2.2.3香農定理

2.3Chirp調制

2.3.1線性調頻信號的表征與特性

2.3.2Chirp信號調制技術的產生與檢測

2.3.3LoRa調制

小結

第3章LoRa擴頻技術視頻講解： 93分鐘（4個）

3.1LoRa調制解調原理

3.1.1LoRa調制理論

3.1.2LoRa調制解調器模塊詳解

3.2LoRa計算器工具

3.2.1LoRa計算器講解

3.2.2LoRa飛行時間計算

3.3LoRa空口實際案例分析

3.3.1LoRa碼元調制編碼

3.3.2LoRa數據發送實例

小結

第4章LoRa核心芯片視頻講解： 132分鐘（8個）

4.1LoRa芯片的分類

4.2Sub1GHz LoRa收發芯片

4.2.1芯片架構

4.2.2SX126X芯片規格

4.2.3關鍵電路描述

4.3網關芯片

4.3.1SX1301芯片

4.3.2SX1302 芯片介紹

4.3.3LoRa網關射頻前端芯片

4.4LoRa 2.4GHz 芯片

4.4.1SX128X芯片介紹

4.4.2SX128X工作距離分析

4.4.3測距引擎

4.5芯片Roadmap

小結

第5章LoRa的網絡系統視頻講解： 77分鐘（5個）

5.1常用的LoRa網絡結構

5.1.1點對點的LoRa網絡

5.1.2星狀拓撲網絡

5.1.3Mesh拓撲結構

5.2LoRaWAN網絡結構

5.2.1蜂窩移動通信系統

5.2.2LoRaWAN網絡

5.2.3LoRaWAN Server

小結

第6章LoRa的標準及規範視頻講解： 87分鐘（7個）

6.1LoRaWAN網絡協議

6.1.1LoRaWAN 類型

6.1.2幀結構

6.1.3Class A

6.1.4終端激活

6.1.5Class B

6.1.6Class C

6.2LoRaWAN 協議的擴展與衍生

6.2.1LoRaWAN 中繼Relay協議

6.2.2阿裡巴巴D2D協議

6.2.3智能家居 YoLink協議

6.3LoRa規範及認證

6.3.1LoRaWAN全球區域規範

6.3.2LoRaWAN 認證

6.3.3中國LoRa無線電規範

小結

第7章LoRa行業及生態視頻講解： 58分鐘（6個）

7.1LoRa聯盟

7.2中國LoRa產業鏈分析

7.2.1中國LoRa產業鏈現狀介紹

7.2.2中國LoRa產業鏈特點分析

7.2.3中國LoRa產業鏈發展趨勢分析

7.2.4中國LoRa技術應用介紹

7.2.5中國LoRa行業市場情況

7.3國內生態鏈企業分析

7.3.1LoRa核心硬件分析

7.3.2應用方案及平臺提供商

7.3.3LoRa生態外圍伙伴

小結

第8章LoRa應用核心技術分析計算視頻講解： 265分鐘（11個）

8.1LoRa傳輸距離問題分析

8.1.1無線電波實際傳播途徑

8.1.2弗裡斯傳輸公式、鏈路預算

8.1.3繞射問題——菲涅耳區計算方法

8.1.4工程應用中的傳播距離及覆蓋

8.2信道容量問題

8.2.1多址協議

8.2.2LoRa信道計算

8.2.3LoRa應用中的信道優化策略

8.3定位技術

8.3.1LoRa的基站定位技術

8.3.2LoRa測距定位技術

8.3.3LoRa配合其他定位技術

8.4功耗問題

8.5多普勒頻率偏移

8.5.1頻率偏差問題

8.5.2頻率偏移問題

小結

第9章LoRa應用案例詳解視頻講解： 63分鐘（6個）

9.1智能表計

9.1.1智能表計的背景及技術

9.1.2智能表計行業分析及對比

9.1.3表計市場分析及應用

9.2智能城市、社區、樓宇

9.2.1智能城市

9.2.2智能消防

9.2.3智能建筑

9.3智能農業

9.3.1智能農業背景介紹

9.3.2智能農業應用

9.4智能工業、物流

9.4.1衛星物聯網

9.4.2園區定位

9.4.3智能傳感監控

9.5消費類應用

9.5.1智能家居

9.5.2遙控、對講、音視頻應用

9.5.3手機、穿戴

小結