Spreading Factor, Bandwidth, Coding Rate and Bit Rate in LoRa

Pada artikel sebelumnya saya membahas beberapa konsep dasar pada Spread Spectrum dan secara khusus saya membahas modulasi LoRa dan menyinggung beberapa parameter yang ada pada LoRa. Beberapa parameter tersebut adalah Spreading Factor, Bandwidth, dan Coding Rate. Ketiga parameter tersebut yang akan menentukan seberapa sensitif performa receiver LoRa dan seberapa cepat bit rate dari data yang dikirimkan. Parameter tersebut akan saya bahas secara singkat dalam artikel ini, dengan harapan pembaca dapat memahami konsep dan dapat mengimplementasikannya dalam merancang sistem berbasis LoRa.

DecodingLora_Project.jpg
Gambar 1. Spektrogram sinyal LoRa hasil pembacaan melalui SDR (source: DecodingLora)

Symbol

Seperti yang dibahas sebelumnya, LoRa adalah modulasi chirp spread spectrum. Sinyal data yang dikirim direpresentasikan dengan sinyal chirp dari f_{min} sampai dengan f_{max} yang dapat dilihat pada Gambar 1. Dalam modulasi LoRa, symbol yang dikirim dapat divariasikan menggunakan parameter Spreading Factor dan Bandwidth. Sesuai Application Note Semtech AN1200.22, satu simbol memakan waktu transmit sebesar T_S yang dapat dilihat pada persamaan:

T_S = \frac{2^{SF}}{BW}

Bandwidth

Bandwidth adalah lebar frekuensi yang dipakai untuk memodulasi data sinyal. Pada Gambar 1, nilai Bandwidth ini dapat dilihat dari lebar penggunaan frekuensi dari f_{min} dengan f_{max} . Selain itu, Bandwidth juga merepresentasikan chip rate dari modulasi sinyal LoRa.

R_C = BW

Spreading Factor

Nilai Spreading Factor (SF) menunjukkan seberapa banyak chip yang dipakai untuk merepresentasikan satu simbol. Semakin banyak chip yang digunakan untuk merepresentasikan satu simbol, maka semakin besar processing gain dari sistem receiver. Semakin besar nilai SF, semakin besar processing gain, hal ini memungkinkan receiver untuk dapat menerima sinyal data yang memiliki SNR negatif.

R_S = \frac{BW}{2^{SF}}

Spreading Factor menunjukkan banyaknya chip yang digunakan untuk merepresentasikan 1 simbol, dengan faktor eksponensial 2. Sehingga 1 simbol dapat terdiri dari N chip dimana N = 2^{SF} , untuk merepresentasikan bit dilakukan cyclic shift untuk merepresentasikan simbol yang dikirim. Mengetahui terdapat N chip, maka dapat dihasilkan nilai simbol antara 0 sampai N-1, atau berarti 1 simbol dapat merepresentasikan SF bits.

R_b = SF * \frac{BW}{2^{SF}}

Coding Rate

Implementasi modulasi LoRa juga menambahkan forward error correction (FEC), implementasi ini dilakukan dengan melakukan enkode 4 bit data dengan redundansi menjadi 5 bit, 6 bit,  7 bit, ataupun 8 bit. Menggunakan redundansi ini membuat sinyal LoRa lebih tahan terhadap interferensi singkat, nilai Coding Rate (CR) perlu diatur sesuai dengan kondisi kanal yang dipakai, jika terdapat banyak interferensi sebaiknya nilai CR ditingkatkan. Namun perlu diperhatikan bahwa kenaikan nilai CR juga meningkatkan waktu transmisi.

R_b = SF \frac{\big[\frac{4}{4+CR}\big]}{\big[\frac{2^{SF}}{BW}\big]}

Diterbitkan oleh josefmtd

Junior Electronics Engineer

Tinggalkan komentar

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout /  Ubah )

Foto Google

You are commenting using your Google account. Logout /  Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout /  Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout /  Ubah )

Connecting to %s

%d blogger menyukai ini: