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     在前面的章节中，LoRa技术的基础知识都已介绍完毕。但是面对LoRa应用依然会犯难。有很多读者会问，LoRa的远距离，到底能传多远呢？LoRa的大容量，到底是多大的容量呢？低功耗抗干扰这些优点到底在应用中是如何体现的呢？本章将针对这些问题展开，从基础的原理出发，经过推导和讨论的方式让读者了解LoRa传输距离问题、信道容量问题、低功耗问题，以及定位问题和多普勒频移问题等。

       前面章节的多数公式和推导读者只需要了解并记住结论即可，本章的内容都非常重要，尤其是需要做LoRa项目评估和项目实施的读者，不仅需要记住结论，而且原理和推导过程都需要掌握。因为实际环境和需求是千变万化的，文章的案例并不能覆盖全部应用，而本章的基础理论和计算方法是通用的，无论什么样的LoRa应用都是必备的。

       谈到LoRa的传输距离问题，经常遇到使用者的困惑：LoRa信号不是可以传到近地卫星几百千米远的地方去吗，为什么做项目的时候稍微深一点的地下室都连不上呢？还有使用者会问，网关就架设在这座楼顶，为什么距离网关旁边那栋楼的信号比这栋架设网关的好呢？针对这些具体问题，本节将从无线传播的途径开始讲起，通过直接传播、绕射的原理和计算公式让读者理解传播损耗和不同传播方式的计算方法，并针对网关架设的一些工程参数进行分析，从而给出实现更好网络覆盖的建网策略。

一、无线电波实际传播途径 1.无线电频谱划分

        无线电波分布在3Hz～3000GHz，在这个频谱内划分为12个带，在不同的频段内的频率具有不同的传播特性。一般情况下频率越低，传播损耗越小，覆盖距离越远（大气窗口除外）；而且频率越低，绕射能力越强。但是，低频段频率资源紧张，系统容量有限，因此主要应用于广播、电视、寻呼等系统。表8-1为所有无线电波的频率和波长。

表8-1无线电波的频率与波长

 

       高频段频率资源丰富，系统容量大；但是频率越高，传播损耗越大，覆盖距离越近；而且频率越高，绕射能力越弱。另外频率越高，技术难度越大，系统的成本也相应提高。

       移动通信系统选择所用频段要综合考虑覆盖效果和容量。UHF频段与其他频段相比，在覆盖效果和容量之间折中的比较好，因此被广泛应用于移动通信领域和物联网领域，LoRa技术就应用于此波段。

2.无线电传播路径

       无线电波从发射天线发出，可以沿着不同的途径和方式到达接收天线，这与电波频率和极化方式有关。接收天线收到的信号质量不仅与自身频率特性相关，也和传播的路径相关。

       在自由空间中由于没有阻挡，电波传播只有直射，不存在其他现象。而在实际传播环境中由于存在各种各样的地面物体从而影响电波的传播，使得电波的传播既有直射，又有反射、绕射和衍射等，造成电波传播的多样性和复杂性，也就增大了对电波传播研究的难度。

       无线电波在空间中的传播途径有多种，如直射、反射、绕射、散射和穿透，如图8-1所示。

1）直射传播

       直射波传播按自由空间传播来考虑。自由空间传播指的是天线周围为无限大真空时的电波传播，是无线电波的理想传播模式。在自由空间传播时，电波的能量既不会被障碍物所吸收，也不会产生反射或散射。

       如果地面上空的大气层是各向同性的均匀媒质，其相对介电常数εr 和相对磁导率μ都等于1，传播路径上没有障碍物阻挡，到达接收天线的地面反射信号场强也可以忽略不计，则电波可视作在自由空间传播。虽然电波在自由空间里传播不受阻挡，不产生反射、折射、绕射、散射和吸收，但当电波经过一段路径传播之后，能量仍有衰减，这是由辐射能量的扩散而引起的。

       直射传播距离计算参见8.1.2节的弗里斯传输公式。

图8-1     电波在空间中的传播途径

2）反射波传播