【LoRa】长交织Long Interleaver

1 前言

在使用Semtech的第三代LoRa芯片（LR11xx系列）配置参数时，可能会注意到参数CR多出了Long Interleaver参数选项，截取lr11xx_driver代码片段如下：

/*!
 @brief LoRa Coding Rate configurations
 */
typedef enum
{
    LR11XX_RADIO_LORA_NO_CR     = 0x00,  //!< No Coding Rate
    LR11XX_RADIO_LORA_CR_4_5    = 0x01,  //!< Coding Rate 4/5 Short Interleaver
    LR11XX_RADIO_LORA_CR_4_6    = 0x02,  //!< Coding Rate 4/6 Short Interleaver
    LR11XX_RADIO_LORA_CR_4_7    = 0x03,  //!< Coding Rate 4/7 Short Interleaver
    LR11XX_RADIO_LORA_CR_4_8    = 0x04,  //!< Coding Rate 4/8 Short Interleaver
    LR11XX_RADIO_LORA_CR_LI_4_5 = 0x05,  //!< Coding Rate 4/5 Long Interleaver
    LR11XX_RADIO_LORA_CR_LI_4_6 = 0x06,  //!< Coding Rate 4/6 Long Interleaver
    LR11XX_RADIO_LORA_CR_LI_4_8 = 0x07,  //!< Coding Rate 4/8 Long Interleaver
} lr11xx_radio_lora_cr_t;

那么长交织与短交织的区别是什么？长交织有什么优势吗？接下来我们详细了解一下这个参数。

2 CR与长交织

LoRa调制框图
上图是一个LoRa package进入射频芯片后的数据处理流程。先介绍一下参数CR，它是code rate，即编码速率的英文缩写。一个数据包产生时，调制器通过纠错编码机将前向纠错编码（Forward Error Correction，FEC）添加到数据包字节中，添加的规则是将有效载荷数据每个字节分成半字节（4比特一组），然后，根据编码速率配置，在1到4冗余纠错位之间选择并追加到每个半字节后。由此通过纠错编码后，产生的（4+CR）位比特段会被存储到交织器的存储阵列中。交织器（Interleaver）有（4+CR）列和SF行。一旦交织器满了，它的内容将编码到码元（symbol）上，每个码元（symbol）都带有SF位。因此，交织器内有（4+CR）*SF 比特，独立于扩频因子SF被编码到4+CR码元上。经过此过程的编码调制后，数据包就会被发出。
由此可见，交织器本身就是为了提高数据抗干扰的鲁棒性。更高的编码率提供了更好的抗扰性，但需要更长的传输时间。在正常情况下，CR4_5提供了最佳折中。

那么长短交织的区别是：

使用短交织时，当干扰信号持续时间大于4个symbols（取决于CR值），本包将会丢失。而使用长交织时，当干扰信号持续时间是本包总时间的5%~15%（取决于CR值），本包将会丢失。比较来看，长交织抗干扰时间更久，即更强。
在使用相同编码率（比如CR4_5和CR_LI_4_5）条件下，使用长交织时的ToA时间小于或者等于使用短交织时的时间，这也意味着功耗可能会更低。

但并不是每个LoRa芯片都具有长交织选项，哪些有长交织呢？如下表。