如何提高LoRa网络覆盖率？
前言
大家都知道相比其他的协议，比如wifi、蓝牙等，lora最大的优势就是长距离。那如何才能使他的优势最大化的体现出来，影响的主要因素有哪些？我们需要如何布网lora网络，才能提高lora网络覆盖率？
本文从无线通信的理论公式来解释，从哪几个因素着手，以便提高实际应用中lora网络的传输距离。
希望查看lorawan网关在城市中的实际覆盖距离的，可以参考文章lorawan网关覆盖范围驾驶测试。
希望查看如何计算lora网关能带多少个节点的，可以参考文章一个lorawan网关能支持多少个节点。
一、lora通信距离的理论推导过程
让我们从下面这个无线通信的理论公式来开始吧。（理论计算是在可视距离内，无遮挡，无电磁干扰的情况）
等式左边是链路中可用于衰减的量，其中pt是发射端（一般是节点侧）的发射功率，pr是接收端（一般是网关侧）的接收灵敏度，gt是发射端的天线增益，gr是接收端的天线增益。
等式右边是链路中消耗的量，其中lg函数是信号随频率和距离的衰减量，f是工作频率，d是收发天线间的距离，c是光速，lc发射天线的馈线插损，l0是环境带来的空中传播损耗。
既然我们看的是距离，那就把上面公式推导一下，计算如下：
二、如何提高lora传输距离
从上面可以直观看出可以增大lora传输距离的主要因素如下：
1、增大pt的值即增大lora节点的功率来获取更远距离。
测试时确认一下节点功率是否调试到最大值。
从理论计算，链路上每相差6db，距离就会相差一倍。
如：在其他条件相同的情况下节点发射10db和发射16db时距离会相差一倍。
2、减小pr的值，即减小接收端（网关侧）的pr代数值来获取更远距离，也可以认为是提高接收灵敏度。
在lorawan里接收灵敏度是随sf速率变化的。
例如瑞科慧联lorawan网关rak7249，在125k带宽下的sf7对应的灵敏度是-127,sf12对应的接收灵敏度是-139.sf12的灵敏度值比sf7的要小12db,也可以说sf12比sf7灵敏度高12db。
图1 lorawan网关示例
那理论上在其他条件都相同的情况的测试，图1所示的瑞科慧联lorawan网关rak7249，在sf12速率下的测试距离应该是sf7速率下的4倍。
3、增大gt值，即增大lora发射端（节点侧）的天线增益来获取更远距离。
理论上在其他条件相同的情况下，节点侧使用6dbi增益的天线测试的距离是使用0dbi增益的天线的一倍。
4、增大gr值，即增大接收端（网关侧）的天线增益来获取更远距离。
理论上在其他条件相同的情况下，网关侧使用6dbi增益的天线测试的距离是使用0dbi增益的天线的一倍。
5、减小lc的值，即减少发射天线馈线的插损来获取更远距离。
所以我们尽量使用较短的，阻抗匹配接近50欧姆的连接馈线。
当然pcb线路板上射频线路的阻抗也不会精准到50欧姆，也会有一定影响，但是这个pcb我们也是无法改变的。就不考虑这方面的影响了。
6、减小l0的值来获取更远传输距离。
l0是环境带来的空中传播损耗。那怎么才能减少环境带来的影响？
尽量使lorawan网关处于较高位置，天线保持竖直比如高楼楼顶，比较高的铁塔顶。位置越高，受到楼房，树木等的遮挡就小。同时移动节点位置，尽量使网关和节点处在一个可视位置。
7、最后就是频率的影响，从上面公式中看出应该是减小频率来获取更远距离。从lora常用的频率来看,在其他条件相同的情况下传输距离433m>470m>868m>915m。
结语
以上是从理论公式上推出来所有影响lora传输距离的因素，后续布网中可以上因素中分析着手，来提高网络覆盖率。lw
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让我们从下面这个无线通信的理论公式来开始吧。（理论计算是在可视距离内，无遮挡，无电磁干扰的情况）
等式左边是链路中可用于衰减的量，其中pt是发射端（一般是节点侧）的发射功率，pr是接收端（一般是网关侧）的接收灵敏度，gt是发射端的天线增益，gr是接收端的天线增益。
等式右边是链路中消耗的量，其中lg函数是信号随频率和距离的衰减量，f是工作频率，d是收发天线间的距离，c是光速，lc发射天线的馈线插损，l0是环境带来的空中传播损耗。
既然我们看的是距离，那就把上面公式推导一下，计算如下：
二、如何提高lora传输距离
从上面可以直观看出可以增大lora传输距离的主要因素如下：
1、增大pt的值即增大lora节点的功率来获取更远距离。
测试时确认一下节点功率是否调试到最大值。
从理论计算，链路上每相差6db，距离就会相差一倍。
如：在其他条件相同的情况下节点发射10db和发射16db时距离会相差一倍。
2、减小pr的值，即减小接收端（网关侧）的pr代数值来获取更远距离，也可以认为是提高接收灵敏度。
在lorawan里接收灵敏度是随sf速率变化的。
例如瑞科慧联lorawan网关rak7249，在125k带宽下的sf7对应的灵敏度是-127,sf12对应的接收灵敏度是-139.sf12的灵敏度值比sf7的要小12db,也可以说sf12比sf7灵敏度高12db。
图1 lorawan网关示例
那理论上在其他条件都相同的情况的测试，图1所示的瑞科慧联lorawan网关rak7249，在sf12速率下的测试距离应该是sf7速率下的4倍。
3、增大gt值，即增大lora发射端（节点侧）的天线增益来获取更远距离。
理论上在其他条件相同的情况下，节点侧使用6dbi增益的天线测试的距离是使用0dbi增益的天线的一倍。
4、增大gr值，即增大接收端（网关侧）的天线增益来获取更远距离。
理论上在其他条件相同的情况下，网关侧使用6dbi增益的天线测试的距离是使用0dbi增益的天线的一倍。
5、减小lc的值，即减少发射天线馈线的插损来获取更远距离。
所以我们尽量使用较短的，阻抗匹配接近50欧姆的连接馈线。
当然pcb线路板上射频线路的阻抗也不会精准到50欧姆，也会有一定影响，但是这个pcb我们也是无法改变的。就不考虑这方面的影响了。
6、减小l0的值来获取更远传输距离。
l0是环境带来的空中传播损耗。那怎么才能减少环境带来的影响？
尽量使lorawan网关处于较高位置，天线保持竖直比如高楼楼顶，比较高的铁塔顶。位置越高，受到楼房，树木等的遮挡就小。同时移动节点位置，尽量使网关和节点处在一个可视位置。
7、最后就是频率的影响，从上面公式中看出应该是减小频率来获取更远距离。从lora常用的频率来看,在其他条件相同的情况下传输距离433m>470m>868m>915m。
结语
以上是从理论公式上推出来所有影响lora传输距离的因素，后续布网中可以上因素中分析着手，来提高网络覆盖率。lw
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