广覆盖丨看 LPWAN 界“六边形战士”TurMass™ 如何炼成（二）

六边形战士，网络流行语。

TurMass™ 系统的接收灵敏度范围为 -160dBm ~ -122 dBm，相较于其他低功耗广域网技术具备明显优势，能够较好地满足智慧城市、智慧农业、工业物联网以及低轨道卫星物联网等重点领域的信号覆盖和传输需求。上次的文章给大家介绍了 TurMass™ “六边形战士”修炼技术之一的网络容量，这次和大家聊聊 TurMass™ 在信号覆盖上的优势。

链路预算与信号覆盖对比

TurMass™ VS LoRa VS NB-IoT

从下表可以看到，在不考虑天线型号和增益的情况下，相同传输速率2kbps，LoRa 的接收灵敏度为-130 dBm，链路预算为147dB；NB-IoT的接收灵敏度为-126 dBm，链路预算为149dB；TurMass™ 的等效接收灵敏度为-140 dBm，链路预算为157dB。

在接收灵敏度方面 TurMass™ 相较于 LoRa 和 NB-IoT 的主要优势主要来自两个方面：

1） TurMass™ 采用了先进的 DPFSK 调制和 Polar 码，TK8610芯片在点对点通信时，2kbps 具备-134dBm 灵敏度。

2） 在组网时，TurMass™ TKG-800 网关采用了8天线 mGFRA 技术，相较于单天线网关具备平均 6dB 增益且具备较强的抗多径衰落能力。

因此，TurMass™ 利用 TKG-800 网关组网时，2kbps 能够达到等效-140dBm 灵敏度。

根据上述链路预算，我们从视距、开阔地带、典型城区和穿墙性能四个方面对比 LoRa、NB-IoT 以及 TurMass™ 的信号覆盖性能；

其中：[1]：视距不考虑任何遮挡造成的衰落；[2]：开阔地带为郊区或农村，存在较少建筑遮挡（8dB到10dB衰减），可忽略多径衰落；[3]：典型城区存在楼宇遮挡，采用莱斯信道（K=10）作为多径衰落模型；[4]：穿混凝土墙衰减18dB（<1GHz），25dB(>1GHz)，室内信号衰减参考 Ericsson 多重断点模型。

可以看到，TurMass™ 在信号覆盖上相较于 LoRa 和 NB-IoT 具备明显优势，视距可达60km；开阔地带可达25km；典型城区可达5km；穿墙可达5堵，穿透性较强，很多恶劣环境下也能保证信号的传播。无论是智慧照明、智慧消防等常见应用还是石油化工、煤矿智能等新兴应用，极大地扩展了TurMass™ 的应用场景。

多径环境下的可靠性对比

TurMass™ VS LoRa

由于无线信号在传播的过程中，遇到各种反射体引起反射、散射、穿透或者吸收，经过不同路径到达接收端的无线信号由于时延各不相同，经过矢量合成以后在接收端形成瞬时幅度变化，这种变化就是多径衰落。因此，在城市环境中，多径衰落是影响信号覆盖质量的关键因素。

下面，我们在莱斯信道下对比 TurMass™ 与 LoRa 在多径环境下的信号覆盖性能及可靠性。所用莱斯信道模型的直射路径损耗设定为157 dB（对应城市覆盖距离约为1～2 km，郊区覆盖距离约为10～15 km），反射、散射、绕射路径等总功率设定为直射路径信号功率的 1/10。在终端侧，TurMass™ 终端和 LoRa 终端的发射功率都设定为 17dBm。因此，网关侧的接收信号功率等于终端发射功率减去等效路径损耗。设定网关接收灵敏度设定为-140dBm，即只有在等效路径损耗小于 157dB 时，才能保证丢包率小于1%的高质量通信。在这些条件下，仿真得到下图所示的等效路径损耗分布。

TurMass™ 与 LoRa 等效路径损耗分布对比

从上图可以看到， LoRa 的平均等效路径损耗为 157dB， 但有接近一半分布在大于 157dB 以上，因此 LoRa 通信失败概率约为50% 。TurMass™ 的平均等效路径损耗为 148dB，全部小于 157dB 且分布比较集中，距离 -140dBm 接收灵敏度对应的 157dB 等效路径损耗有 9dB 的信噪比余量，因此 TurMass™ 通信失败概率为0，具有较高的可靠性。

作者：江昊博士

陈宏铭博士

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