LoRa Modulatie¶

CSS · SPREADING FACTORS · DEMODULATIE

LoRa in de netwerklagen¶

LoRa en MeshCore passen in het bekende OSI-model. LoRa zelf opereert op de fysieke laag (laag 1) — het vertaalt bits naar radiosignalen via Chirp Spread Spectrum.

Synchronisatie zonder handshake¶

Er is geen handshaking bij LoRa. De zender zendt, en wie luistert, luistert. Synchronisatie gebeurt via de preamble — identieke chirps aan het begin van elk packet.

Symbool 0 is de referentie: een chirp die begint op de laagste frequentie en netjes naar boven loopt. De preamble bestaat uit 8× symbool 0, gevolgd door de data.

Demodulatie: down-chirp mixing¶

De ontvanger vermenigvuldigt het ontvangen signaal met een lokaal gegenereerde down-chirp (dalende frequentie). Dit proces heet dechirping.

Ontvang up-chirp met onbekende startfrequentie
Vermenigvuldig met lokale down-chirp
Resultaat: constante toon (frequentie hangt af van startpositie)
Pas FFT toe op het gedechirpte signaal
Vind de piek in het spectrum
Piekpositie = symboolwaarde

SF Orthogonaliteit¶

Verschillende spreading factors zijn (bijna) orthogonaal: een SF10 ontvanger negeert SF12 signalen, en vice versa. Dit komt doordat de chirp-duur verschilt per SF.

Chirp Spread Spectrum (CSS)¶

LoRa gebruikt CSS: een modulatietechniek waarbij de frequentie lineair door de bandbreedte loopt. Dit maakt het signaal zeer robuust tegen:

Multipath — reflecties zijn verschoven in tijd, niet in frequentie-evolutie
Interferentie — andere signalen correleren niet met de chirp
Doppler — frequentieverschuiving verschuift de hele chirp, niet de vorm

De Encoding Pipeline¶

LoRa heeft een meervoudige encoding pipeline die data omzet naar chirps:

1. Data → Whitening (pseudo-random XOR)
2. Whitened data → Hamming FEC (foutcorrectie)
3. FEC codewords → Interleaving (bits verspreiden)
4. Interleaved data → Gray coding
5. Gray-coded symbolen → Chirp modulatie
6. Preamble + Sync + Header + Payload + CRC → Packet
7. Packet → Radiosignaal

Bits, Symbolen en Chips¶

Term	Betekenis	Voorbeeld (SF12)
Bit	Kleinste informatie-eenheid	0 of 1
Symbool	Groep van SF bits	12 bits → waarde 0–4095
Chip	Eén frequentiestap in de chirp	4096 chips per symbool

Bij SF12 worden 12 bits verspreid over 4096 chips, wat een processing gain van ~36 dB oplevert.