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EMBEDDED 98 • NOVEMBRE • 2025 17 RETI WIRELESS | HARDWARE rare che rilevare questa modulazione, però è altamente vulnerabile alle interferenze e ha molti altri problemi; inoltre richiede un SNR del ricevitore pari a circa +16 dB per un BER (bit error rate) dell’1% [2]. FSK (Frequency Shift Keying) mappa le informazioni digitali mediante modulazione di frequenza, alternando il segnale portante tra due frequenze ben distinte, f1 e f2, che rappresentano un bit “1” e un bit “0”. Questa modulazione è di semplice ricezione e offre migliore im- munità alle interferenze, ma richiede un SNR del de- modulatore pari a circa +9 dB per un BER dell’1% [3]. Modulazione LoRa Anzitutto occorre chiarire la differenza tra LoRa e Lo- RaWAN: LoRa è una modulazione a livello PHY men- tre LoRaWAN è un’architettura di rete Lpwan al livello 2 basata sullo schema di modulazione LoRa. La mo- dulazione LoRa utilizza la tecnica CSS (Chirp Spread Spectrum) combinata con la codifica FEC (Forward Er- ror Correction) per distribuire le informazioni da codi- ficare tramite un chirp di frequenza (un segnale di va- riazione graduale della frequenza nel tempo.). È quindi meno sensibile al rumore, alle interferenze in banda stretta e a quelle causate da burst ad alta potenza. A differenza delle modulazioni OOK e FSK, che codi- ficano simboli mediante singoli bit, nella modulazione LoRA i simboli, che rappresentano vari bit, sono codifi- cati in un singolo chirp. Per esempio, con un fattore di diffusione (SF) pari a 7, un singolo simbolo rappresenta 2^7 = 128 valori possibili (7 bit per simbolo). Ciascun simbolo è rappresentato tramite uno spostamento co- stante della frequenza iniziale e di quella finale del chip. Rapporto segnale/rumore Per decodificare un segnale modulante, un ricevito- re RF deve essere in grado di distinguere il segnale desiderato dal rumore. Come si è visto nella sezione precedente, OOK e FSK richiedono segnali a poten- za notevolmente superiore al livello base del rumore del ricevitore, rispettivamente di 10-15 dB e 6-10 dB: è necessario un SNR positivo. Tuttavia, nel caso della modulazione LoRa il ricevitore è in grado di correlare il segnale CCS ricevuto al chirp interno di riferimento a livello inferiore a quello base del rumore e quindi di ricevere segnali con SNR negativo, a livello inferiore a quello del rumore del transceiver. Inoltre, a parità di tempo di trasmissione (quindi di bit rate) la ricezione di un segnale con SNR negativo conferisce un vantaggio di 8-9 dB in termini di sensibilità rispetto alla modula- zione FSK. Il livello del segnale inferiore a quello base del rumore e che può essere ricevuto grazie alla modu- lazione LoRa dipende dal fattore di diffusione: SF 5 6 7 8 9 10 11 12 SNR [dB] -2,5 -5,5 -8,2 -11,0 -13,7 -16,5 -19,5 -22,2 Ciò fa sì che i sistemi basati su LoRa offrano un colle- gamento radio più affidabile in situazioni in cui è pre- sente rumore e una portata maggiore rispetto a uno schema di modulazione legacy. Questa caratteristica è alla base dell’architettura di rete LoRaWAN (basata sulla tecnologia Lpwan) in cui le reti vengono create in configurazioni a stella il cui nodo centrale (passivo) Visualizzazione delle modulazioni OOK (a sinistra), FSK (al centro) e LoRa (a destra)