成都億佰特電子科技有限公司推出的E28系列產(chǎn)品，是一種專為2.4GHz頻段具有Lora擴(kuò)頻技術(shù)的傳輸模塊。LoRa 直序擴(kuò)頻技術(shù)將帶來(lái)更遠(yuǎn)的通訊距離，且具有功率頻譜較寬，抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。模塊具有硬件 FEC 前向糾錯(cuò)算法，其編碼效率較高，糾錯(cuò)能力強(qiáng)，在突發(fā)干擾的情況下，能主動(dòng)糾正被干擾的數(shù)據(jù)包，大大提高可靠性和傳輸距離。
首先我們先來(lái)了解一下2.4G頻段LoRa技術(shù)
LoRa是Long Range(長(zhǎng)距離)的簡(jiǎn)稱，是一種長(zhǎng)距離、低功耗無(wú)線通信技術(shù)。2009年法國(guó)公司Cycleo設(shè)計(jì)出一種優(yōu)異的擴(kuò)頻通信算法，后來(lái)，該公司被美國(guó)semtech公司收購(gòu)，后者于2013年推出LoRa芯片。目前，semtech公司是LoRa芯片唯一供應(yīng)商。
LoRa技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)是長(zhǎng)距離傳輸，lora模塊采用擴(kuò)頻增益，lora模塊的傳輸距離約FSK的3倍;其次是低功耗，盡管它通信距離空曠能達(dá)到5km，仍保持良好的節(jié)能特性;再次，lora模塊工作在免費(fèi)ISM頻段，這為普通民眾使用該無(wú)線網(wǎng)絡(luò)打開(kāi)了一道便捷之門(mén)，極大降低網(wǎng)絡(luò)鋪設(shè)成本。與FSK系統(tǒng)相比，其特點(diǎn)如下圖所示；
無(wú)線傳輸速率是系統(tǒng)設(shè)計(jì)中一個(gè)關(guān)鍵的可變因素，傳輸速率將決定整個(gè)系統(tǒng)整體性能的很多屬性。無(wú)線傳輸距離由接收機(jī)靈敏度和發(fā)射機(jī)輸出功率共同決定，兩者之間的差值我們稱之為鏈路預(yù)算。輸出功率受限于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，所以只有通過(guò)提高靈敏度來(lái)增加距離，而靈敏度又受數(shù)據(jù)速率非常重要的影響。對(duì)所有的調(diào)制方式來(lái)說(shuō)，越低的速率，接收機(jī)的帶寬越窄，接收靈敏度就越高。在現(xiàn)今高性價(jià)比無(wú)線收發(fā)機(jī)中應(yīng)用最廣泛的調(diào)制方式是FSK或者GFSK調(diào)制方式。要進(jìn)一步減小FSK系統(tǒng)的接收機(jī)帶寬，唯一可行的辦法就是提高參考晶體的精確度。
我們知道在通信系統(tǒng)中距離和功耗就是一對(duì)天然的矛盾。發(fā)射功率降下來(lái)，那傳播距離必然就近了。那么LoRa模塊是如何解決這一矛盾的？根本原因是LoRa提高了接收機(jī)的靈敏度，從而擁有超強(qiáng)的鏈路預(yù)算，也就不需要很高的發(fā)射功率了。LoRa接收端靈敏度要?dú)w功于直接序列擴(kuò)頻技術(shù)。LoRa模塊采用了高擴(kuò)頻因子，從而獲得了較高的信號(hào)增益。一般FSK的信噪比需要8dB，而LoRa模塊技術(shù)只需要-20dB。在等同的數(shù)據(jù)速率條件下，商用的低成本擴(kuò)頻調(diào)制方式可以獲得比傳統(tǒng)FSK調(diào)制方式高8-10dB的靈敏度。與FSK系統(tǒng)相比，使用同樣低成本的晶體時(shí)這種新的擴(kuò)頻方式在靈敏度上改善了30dB，理論上相當(dāng)于增加了5倍的傳輸距離。
在消費(fèi)類及商業(yè)類產(chǎn)品中選用通用廉價(jià)電池是非常重要的，目前市場(chǎng)現(xiàn)有的2.4G通訊技術(shù)是使用紐扣電池通訊距離非常近只有十幾米，穿墻后幾乎無(wú)法通訊。如果使用紐扣電池需要將發(fā)射脈沖電流控制在10-35毫安內(nèi)，工作電流控制在2-5毫安內(nèi)，這樣大量CR系列紐扣電池就可以使用，為外觀設(shè)計(jì)、商品化銷售、全球化物流提供了良好基礎(chǔ)。而這樣的發(fā)射電流保證在一棟別墅、一個(gè)廠房、一個(gè)家庭內(nèi)無(wú)盲區(qū)覆蓋目前只有 2.4G-LoRa技術(shù)可以做到?；?.4G-LoRa的物理層實(shí)現(xiàn)，RX和TX的功耗顯著低于Zigbee、Wireless HART；休眠電流只有200nA級(jí)別。
2.4G是一種無(wú)線技術(shù)，由于其頻段處于2.400GHz~2.4835GHz之間，所以簡(jiǎn)稱2.4G無(wú)線技術(shù)。是市面上三大主要無(wú)線技術(shù)（包括Bluetooth、27M、2.4G）之一。較普遍被應(yīng)用于無(wú)線鍵盤(pán)鼠標(biāo)。
2.4G無(wú)線模塊產(chǎn)品應(yīng)用比較廣泛，有些芯片性能也很不錯(cuò)，但價(jià)位都比較偏高，很難進(jìn)入量產(chǎn)的產(chǎn)品。為降低成本JF24D模塊采用裸片綁定，雖然性能指標(biāo)略低于具有代表性的nRF2401芯片、CC2500芯片、A7105芯片，但它的價(jià)格要比它們低很多，完全可以滿足一般需要雙向數(shù)據(jù)傳輸及雙向遙控的短距離產(chǎn)品應(yīng)用。單發(fā)單收的產(chǎn)品使用比較簡(jiǎn)單，加電加信號(hào)就發(fā)射，收到信號(hào)就有輸出，純硬件產(chǎn)品單向傳輸，不需要軟件程序的支持就可以完成收發(fā)功能。2.4G產(chǎn)品就比較復(fù)雜化了，芯片內(nèi)有CPU需要軟件程序的支持，必須要有單片機(jī)的指令才可以完成雙向收發(fā)功能。單發(fā)單收的產(chǎn)品成本低廉應(yīng)用廣泛，但存在著嚴(yán)重的無(wú)法避免的同頻干擾，2.4G產(chǎn)品具有跳頻功能一般都有幾十至100多個(gè)通道可以避開(kāi)干擾。但2.4G產(chǎn)品復(fù)雜的軟件程序也使一些不懂單片機(jī)的工程師望而怯步，同時(shí)2.4G產(chǎn)品的功耗及成本還有對(duì)墻體的穿透性能下降也影響到在低端產(chǎn)品的普及應(yīng)用。
最后2.4G-LoRa技術(shù)和2.4G技術(shù)最具代表性的E28系列模塊的SX1280與E01系列的nRF24L01+來(lái)做一下對(duì)比
1、擴(kuò)頻技術(shù)：LoRa是一種擴(kuò)頻調(diào)制技術(shù)，通過(guò)擴(kuò)頻調(diào)制可以得到一個(gè)編碼增益，因?yàn)樾盘?hào)可以用一個(gè)負(fù)的信噪比接收。同時(shí)，在沒(méi)有干擾的情況下，這就等同于在噪聲下的接收，而在有共信道干擾的情況下，這就等同于接收比干擾信號(hào)弱的所需信號(hào)功率的能力。
2、低帶寬:減少帶寬有兩個(gè)好處。首先，較低的帶寬減少了相鄰信號(hào)的影響，從而降低了成為干擾受害者的可能性。如果我們將LORA信號(hào)的帶寬與更寬的波段Wi-Fi信號(hào)進(jìn)行比較，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，即使是很寬的LORA信號(hào)也只占一個(gè)Wi-Fi通道的一小部分。這給我們帶來(lái)了第二個(gè)好處。Wi-Fi信號(hào)的功率分布在整個(gè)Wi-Fi通道上。因此，在這條通道的較窄部分看到的能量將是這個(gè)能量的一小部分。簡(jiǎn)單地說(shuō)，即使是在共信道干擾的情況下，我們只暴露在信號(hào)功率的一小部分意味著我們接收到的Wi-Fi信號(hào)功率的一小部分。
3、FEC前向糾錯(cuò)和交織技術(shù)：LoRa調(diào)制解調(diào)器的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是FEC(前向糾錯(cuò))和交織技術(shù)的可用性。FEC前向錯(cuò)誤糾正允許在信息中引入冗余信息，允許修改和恢復(fù)損壞的有限位元。即使是FEC順序位錯(cuò)誤(即相鄰的損壞位)也是最難糾正的。由于這個(gè)原因，采用了交織技術(shù)。這是一種重新分配信息包中的信息的技術(shù)，以便在重構(gòu)之后，錯(cuò)誤不太可能來(lái)自相鄰的位。
4、部分符號(hào)損失免疫：除了LoRa物理層前面提到的所有好處之外，還值得注意的是，在丟失符號(hào)內(nèi)的數(shù)據(jù)之前，我們可能會(huì)丟失多達(dá)一半的LoRa符號(hào)。在抗干擾的情況下，這給我們提供了巨大的抗干擾能力(在某些情況下超過(guò)100分貝)。
如果高功率脈沖干涉儀占用的時(shí)間少于LORA符號(hào)持續(xù)時(shí)間的50%，則可以容忍高功率脈沖干涉儀。
由此可見(jiàn)，基于SX1280芯片的LORA模塊在強(qiáng)干擾下依然可以保持良好的通訊效果。
今天的分享就到這里啦，EBYTE每一天都致力于更好的助力物聯(lián)化、智能化、自動(dòng)化的發(fā)展，提升資源利用率，更多產(chǎn)品更多資料，感興趣的小伙伴可以登錄我們的億佰特官網(wǎng)和企業(yè)公眾號(hào)（微信號(hào)：cdebyte）進(jìn)行了解，也可以直接撥打400電話咨詢技術(shù)專員！
