LoRa調製基帶芯片-SX1301/SX1257/SX1255

如果說LoRaWAN是閃電戰,那麼SX1301就是坦克,前者是建立在後者的基礎上。SX1301是基於LoRa調製的基帶芯片,它的目標是爲廣域範圍的衆多無線節點提供健壯的星型基站。

SX1301有一些關鍵的技術特徵:高達-142.5dBm的接收靈敏度、49個LoRa“虛擬”通道和ADR技術。

1 整體結構

SX1301一般外接2片SX1257(或SX1255)。SX125x是射頻前端芯片,它負責將I/Q(In-phase / Quadrature,同相正交數字信號)轉換成無線電模擬信號。

仔細查看SX1301的結構圖,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,主要負責實時自動增益控制、射頻校準和收發切換。

數據包MCU:該MCU負責分配8個LoRa調制解調器給多個通道,它仲裁數據包的機制包括速率、通道、射頻和信號強度。

IF0~IF7的LoRa通道:它們的帶寬固定爲125kHz,每個通道可以設置中心頻率,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,希望用於網關之間的高速通信。

IF9通道:收發(G)FSK信號,LoRaWAN在歐洲地區使用了該通道。

2 實現ADR技術

ADR(Adaptive Data Rate,速率自適應)是LoRaWAN核心優勢,它的原理是:依賴End Nodes和Gateway的距離,越近,End Nodes將採用高速率;越遠,End Nodes將採用低速率。

其實,ADR是SX1301的“貢獻”。

SX1301的IF0~IF7的8通道,它們設置了8箇中心頻率,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可以根據信號強度,自由選擇SF(即速率)來發送數據。

它至少具備3個優勢:

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8個LoRa數據包,因爲“前導碼搜索引擎”和“解調引擎”是分離的,同時解調引擎爲8個單元。

 

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