LoRa系统技术参数涵盖了物理层、网络层、应用层等多个层面的关键指标，这些参数共同决定了LoRa的通信距离、功耗、容量及抗干扰能力，使其在物联网（IoT）领域具有广泛应用，以下从核心参数、性能指标、网络配置及兼容性等方面进行详细阐述。
物理层核心参数
LoRa的物理层技术参数是系统性能的基础,主要包括调制技术、扩频因子、带宽及频率范围等，调制技术采用LoRa调制，这是一种基于扩频频移键控（CSS）的改进型调制方式，通过在相同频带上使用不同的扩频因子（SF）实现信号解耦，从而提升抗干扰能力，扩频因子（SF）是LoRa的关键参数，取值范围为7-12，SF值越大，信号传输速率越低，但通信距离越远，抗干扰性越强，SF12在低速率下可实现最远距离传输，而SF7则适合高速率短距离通信，带宽（BW）支持125kHz、250kHz和500kHz三种配置，带宽越小，灵敏度越高，传输速率越低，通常与SF配合使用以平衡速率与距离，SF7搭配500kHz带宽可实现最高5.47kbps的速率，而SF12搭配125kHz带宽速率可低至0.3kbps，工作频率范围则取决于当地频谱规定，常见的有EU433（433MHz）、US915（915MHz）、CN470（470-510MHz）等频段，不同频段的发射功率、信道数量及法规限制也有所差异。
关键性能指标
LoRa系统的性能指标直接反映其应用能力,其中发射功率、接收灵敏度、链路预算及传输速率为核心参数，发射功率通常为+14dBm至+20dBm，部分模块支持可调，以满足不同距离需求，但需符合当地无线电发射功率限制，接收灵敏度是衡量接收机弱信号能力的指标，与SF和带宽相关，例如SF12在125kHz带宽下灵敏度可达-137dBm，而SF7在500kHz带宽下为-123dBm，高灵敏度确保了远距离通信的可靠性，链路预算是发射功率与接收灵敏度的差值，典型LoRa链路预算可达157dB，这意味着在理想环境下（如农村、开阔地带），单跳通信距离可达15km以上（实际距离受环境衰减影响较大），传输速率方面，LoRa的理论速率计算公式为：速率=带宽×(2^SF)/4，例如250kHz带宽搭配SF10时，速率为2.6kbps，实际应用中，速率与距离需权衡，高速率场景（如城市）通常选择较低SF，低速率远距离场景则选择较高SF。
网络层与MAC层参数
LoRa网络通常采用星型拓扑结构,终端节点通过LoRaWAN协议与网关通信，再经由核心服务器连接应用平台，LoRaWAN协议定义了终端与网关的通信机制，包括终端设备（ED）的类别（Class A/B/C）、数据速率自适应（ADR）及安全机制等，终端类别中，Class A为双向终端，支持上行传输后接收两个下行窗口，功耗最低；Class B增加接收调度窗口，适合需定期下行数据的场景；Class C持续监听下行信道，实时性最高但功耗较大，ADR功能允许网络根据信号质量自动调整终端的SF和发射功率，优化网络容量与能耗，安全机制采用AES-128加密，包括终端与网络服务器（NwkSKey）及应用服务器（AppSKey）的密钥管理，确保数据传输安全，网关参数如信道数量（如US915频段支持8个上行/10个下行信道）、并发处理能力（支持多终端同时接入）及转发协议（如TCP/IP）等，也影响网络整体性能。
环境与兼容性参数
LoRa系统的性能受环境因素影响,包括路径损耗、穿透能力及多普勒效应等，路径损耗与距离、频率及障碍物相关，2.4GHz频段穿透损耗高于470MHz频段，因此LoRa低频段更适合室内、地下等复杂环境覆盖，终端功耗参数是物联网设备的关键考量，典型LoRa终端在发射电流约100mA（+14dBm时），接收电流约10mA，休眠电流低至1μA以下，采用纽扣电池可工作数年，兼容性方面，LoRa需遵循LoRa联盟制定的LoRaWAN规范（如1.0.3、1.0.4、1.1版本等），不同版本在安全、速率及功能上存在差异，需确保终端、网关与协议版本一致，频谱资源使用需符合当地法规，如欧盟ETSI EN 300 220标准、美国FCC Part 15规定等，避免非法频段使用导致的干扰。
典型参数对比表
以下为LoRa在不同SF与带宽组合下的关键参数对比：
| 扩频因子（SF） | 带宽（kHz） | 理论速率（kbps） | 接收灵敏度（dBm） | 典型应用场景 |
|---|---|---|---|---|
| SF7 | 500 | 47 | -123 | 城市高速率短距离 |
| SF8 | 500 | 27 | -126 | 郊区中等距离 |
| SF9 | 500 | 76 | -129 | 农村远距离 |
| SF10 | 250 | 30 | -132 | 农村远距离 |
| SF11 | 125 | 70 | -135 | 远距离低速率 |
| SF12 | 125 | 30 | -137 | 超远距离低速率 |
相关问答FAQs
Q1：LoRa的通信距离能达到多少？实际应用中如何优化？
A：LoRa在理想环境下（如农村、开阔地带）单跳距离可达15km，城市环境因建筑遮挡通常为2-5km，优化方法包括：选择合适SF与带宽（如SF12提升灵敏度）；调整发射功率（避免过高功率导致干扰）；使用高增益天线；部署网关时选择高处位置以减少障碍物；采用ADR技术自动适配终端参数。
Q2：LoRa与NB-IoT有什么区别？如何选择？
A：LoRa工作于非授权频段，部署成本低，支持自组网，适合低功耗、远距离、小数据量场景（如智能表计、农业监测）；NB-IoT基于蜂窝网络，工作于授权频段，可靠性高，支持移动性，适合广域覆盖、需运营商服务的场景（如共享单车、智能停车），选择时需考虑成本、频谱资源、覆盖需求及是否依赖现有基础设施：若需低成本、灵活部署选LoRa；若需高可靠性、运营商管理选NB-IoT。
