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如果說LoRaWAN是閃電戰(zhàn),那么SX1301就是坦克,前者是建立在后者的基礎(chǔ)上。SX1301是基于LoRa調(diào)制的基帶芯片,它的目標(biāo)是為廣域范圍的眾多無線節(jié)點提供健壯的星型基站。
SX1301有一些關(guān)鍵的技術(shù)特征:高達(dá)-142.5dBm的接收靈敏度、49個LoRa“虛擬”通道和ADR技術(shù)。
1 整體結(jié)構(gòu)
SX1301一般外接2片SX1257(或SX1255)。SX125x是射頻前端芯片,它負(fù)責(zé)將I/Q(In-phase / Quadrature,同相正交數(shù)字信號)轉(zhuǎn)換成無線電模擬信號。
仔細(xì)查看SX1301的結(jié)構(gòu)圖,它是由2個MCU和ASIC(ApplicationSpecific Integrated Circuit,專用集成電路)的綜合體。主要部件包括:
射頻MCU:該MCU通過SPI總線連接2片SX125x,主要負(fù)責(zé)實時自動增益控制、射頻校準(zhǔn)和收發(fā)切換。
數(shù)據(jù)包MCU:該MCU負(fù)責(zé)分配8個LoRa調(diào)制解調(diào)器給多個通道,它仲裁數(shù)據(jù)包的機制包括速率、通道、射頻和信號強度。
IF0~IF7的LoRa通道:它們的帶寬固定為125kHz,每個通道可以設(shè)置中心頻率,每個通道可以接收SF7~SF12共6種速率的LoRa信號。
IF8通道:帶寬支持125 / 250 / 500kHz,希望用于網(wǎng)關(guān)之間的高速通信。
IF9通道:收發(fā)(G)FSK信號,LoRaWAN在歐洲地區(qū)使用了該通道。
2 實現(xiàn)ADR技術(shù)
ADR(Adaptive Data Rate,速率自適應(yīng))是LoRaWAN核心優(yōu)勢,它的原理是:依賴End Nodes和Gateway的距離,越近,End Nodes將采用高速率;越遠(yuǎn),End Nodes將采用低速率。
其實,ADR是SX1301的“貢獻(xiàn)”。
SX1301的IF0~IF7的8通道,它們設(shè)置了8個中心頻率,但每一個通道都能接收SF7~SF12共6種速率的LoRa信號。這樣一來,一個End Node可以根據(jù)信號強度,自由選擇SF(即速率)來發(fā)送數(shù)據(jù)。
它至少具備3個優(yōu)勢:
End Node可以切換到8個頻率中任意一種,有效降低同頻干擾;
End Node可以使用6種速率中任意一種,Gateway不用記錄它的速率,簡單化;
Gateway可以實現(xiàn)天線分集,有效改善移動End Node的多徑衰退;
特別注意:8個通道最多同時解調(diào)8個LoRa數(shù)據(jù)包,因為“前導(dǎo)碼搜索引擎”和“解調(diào)引擎”是分離的,同時解調(diào)引擎為8個單元。
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