Pour améliorer la sensibilité des capteurs de qualité de l'eau LoRaWAN, des améliorations peuvent être apportées à la conception matérielle, à la configuration des paramètres et au traitement du signal. Les méthodes spécifiques sont les suivantes :

1. Optimiser la conception matérielle

L'utilisation d'amplificateurs à faible bruit (LNA) : les LNA amplifient les signaux avant leur entrée dans le circuit récepteur, réduisant ainsi les interférences et améliorant le rapport signal/bruit. Par exemple, un dispositif IoT industriel optimise la répartition du gain du LNA afin de maintenir une sortie stable sur une plage dynamique de -110 dBm à -90 dBm, réduisant ainsi le taux d'erreur binaire à moins de 10⁻⁶.

Choix d'antennes à gain élevé : ces antennes améliorent l'efficacité de la transmission et de la réception du signal, étendant ainsi la zone de couverture. Par exemple, dans les environnements bâtis complexes, les terminaux équipés d'antennes patch annulaires offrent un rayon de couverture 22 % supérieur à celui des antennes patch traditionnelles.

Optimisation de la configuration de l'antenne : une configuration bien conçue réduit les pertes dans le câble d'alimentation et augmente la puissance rayonnée effective. Par exemple, la technologie d'impression 3D permet d'accroître cette puissance de 8 à 10 %.

Utilisez la technologie de réception à diversité multi-antennes : cette technologie reçoit les signaux via plusieurs antennes, puis les combine afin d’améliorer la sensibilité de réception. Par exemple, dans la norme IEEE 802.15.4-2020, la technologie de réception à diversité multi-antennes permet d’améliorer la sensibilité de réception jusqu’à -125 dBm.

2. Configurer correctement les paramètres de communication

Ajustement du facteur d'étalement : plus le facteur d'étalement est élevé, plus la sensibilité de réception est importante. Cependant, une augmentation du facteur d'étalement peut également réduire le débit de transmission des données ; il convient donc de trouver un compromis en fonction du scénario d'application réel.

Optimisation de la bande passante : réduire la bande passante améliore la sensibilité de réception, mais diminue également le débit de transmission des données. En pratique, il convient d’ajuster la bande passante par des tests sur le terrain afin d’obtenir des performances de communication optimales tout en maintenant un rapport signal/bruit minimal.

Sélection dynamique des canaux : des évaluations régulières de la qualité des canaux sont effectuées pour sélectionner dynamiquement les canaux avec un rapport signal/bruit (SNR) ≥8dB, en évitant ceux avec des interférences élevées afin d'améliorer la sensibilité de réception.

3. Optimisation de l'algorithme de traitement du signal

Algorithme de correction d'erreurs sans voie de retour (FEC) : L'algorithme FEC encode les données à l'émetteur et les décode au récepteur afin de corriger les erreurs de transmission, améliorant ainsi la résistance du signal aux interférences et, indirectement, la sensibilité de réception. Par exemple, le passage d'un codage de canal CRC-16 à un codage CRC-24 augmente le taux de correction d'erreurs binaires de 10⁻⁴ à 10⁻⁶.

La modulation et le codage adaptatifs (AMC) sont mis en œuvre : l’AMC ajuste dynamiquement l’ordre de modulation et le schéma de codage en fonction de l’état du canal. Lorsque les conditions de canal sont bonnes, un schéma de modulation et de codage à haut débit est utilisé ; lorsque les conditions de canal sont mauvaises, un schéma de modulation et de codage à faible débit et haute fiabilité est utilisé afin d’améliorer la sensibilité de réception et l’efficacité de la transmission des données.