远距离和低功耗两者可以兼得--细数几款Semtech LoRa收发器
前言
物联网应用中的无线技术有多种，可组成局域网或广域网。组成局域网的无线技术主要有2.4GHz的WiFi、蓝牙、Zigbee等，组成广域网的无线技术主要有2G/3G/4G等。这些无线技术优缺点非常明显。在低功耗广域网（Low Power Wide Area Network, LPWAN）产生之前，似乎远距离和低功耗两者之间只能二选一。但采用LPWAN技术之后，设计人员可做到两者都兼顾，最大程度地实现更长距离通信与更低功耗，同时还可节省额外的中继器成本。
LoRa简介
LoRa是LPWAN通信技术中的一种，是美国Semtech公司采用和推广的一种基于扩频技术超远距离无线传输方案。这一方案改变了以往关于传输距离与功耗的折衷考虑方式，为用户提供一种简单能实现远距离、长电池寿命、大容量的系统，进而扩展传感网络。目前，LoRa 主要在全球免费频段运行，包括433、868、915MHz等。LoRa技术具有远距离、低功耗（电池寿命长）、多节点、低成本的特性。
LoRa网络构成
LoRa网络主要由终端（可内置LoRa模块）、网关（或称基站）、Server和云四部分组成。应用数据可双向传输。
LoRa联盟
LoRa联盟（LoRa Alliance）是2015年3月由Semtech牵头成立的一个开放、非盈利组织，发起成员还有法国Actility，中国AUGTEK和荷兰皇家电信kpn等企业。不到一年时间，联盟已经发展成员公司150余家，其中不乏IBM、思科、法国Orange等重量级厂商。产业链（终端硬件产商、芯片产商、模块网关产商、软件厂商、系统集成商、网络运营商）中的每一环均有大量企业，这种技术开放性、竞争与合作充分性都促使了LoRa的快速发展与生态繁盛。
LoRaWAN协议
LoRaWAN是LoRa联盟推出一个基于开源MAC层协议的低功耗广域网（Low Power Wide Area Network, LPWAN）标准。这一技术可以为电池供电的无线设备提供局域、全国或全球的网络。LoRaWAN瞄准物联网中的一些核心需求，如安全双向通讯、移动通讯和静态位置识别等服务。该技术无需本地复杂配置，就可以让智能设备间实现无缝对接互操作，给物联网领域用户、开发者和企业自由操作权限。
Semtech 芯片 Semtech公司是LoRa无线技术产品的领导者。Semtech推出了SX127x系列RF收发器，用于支持新兴M2M / IoT市场的LoRa技术。这些收发器工作在860-1000 MHz和137-960 MHz范围内。他们还在860-1000MHz频率范围内引入了集中器。Semtech还为868MHz频段提供LoRa器件评估和测试设备。LoRa基站也是由他们进行开发。此外，SemTech公司开发了LoRa套件，方便LoRa开发公司使用。
SX1261/2
SX1261 和SX1262 是1GHz以下频段无线收发芯片，其非常适合远距离无线应用。这两款芯片的接收电流只需4.2 毫安，也非常适合要求长电池寿命的应用。SX1261最大发射功率可达+15dBm，SX1262 最大发射功率可达22dBm 。它们都支持LoRa®调制和 (G)FSK 调制。这两款芯片可以灵活配置，以满足全球不同LoRaWANTM的应用需求标准或专有协议。
SX1261／2 框图
芯片物理层也满足LoRa 联盟发布的LoRaWANTM 协议规格要求。芯片也可以应用于满足无线电法规系统。这些无线电法规包括（不限于ETSI EN 300220、FCC CFR 47 Part 15）中国的监管要求和日本的ARIB T-108。从150MHz到960MHz连续的频率覆盖范围允许支持世界上所有主要的1GHZ 以下的ISM 频段。SX1261/2的高集成度和低功耗满足了新一代物联网应用，广泛应用于智能仪表、供应链和物流、楼宇自动化、智慧农业、智慧城市、智慧商店、资产追踪、街灯、智慧停车场、环境监测、健康、安防、遥控等等。
SX1276/78
SX1276/78 收发器主要采用LoRaTM 远程调制解调器，用于超长距离扩频通信，抗干扰性强，能够最大限度降低电流消耗。借助升特的LoRaTM专利调制技术，SX1276/78采用低成本的晶体和物料即可获得超过-148dBm的高灵敏度。此外，高灵敏度与+20dBm 功率放大器的集成使这些器件的链路预算达到了行业领先水平，成为远距离传输和对可靠性要求极高的应用最佳选择。相较传统调制技术，LoRaTM调制技术在抗阻塞和选择性方面也具有明显优势，解决了传统设计方案无法同时兼顾距离、抗干扰和功耗的问题。这些器件还支持WM-Bus和IEEE802.15.4g等系统的高性能(G)FSK模式。与同类器件相比，SX1276/78在大幅降低电流消耗的基础上，还显著优化了相位噪声、选择性、接收机线性度、三阶输入截取点（IIP3）等各项性能。
SX1276/78系列产品采用了LoRaTM扩频调制解调技术，使器件传输距离远远超出现有的基于FSK或OOK调制方式的系统。在最大数据速率下，LoRaTM的灵敏度要比FSK高出8dB；但若使用低成本材料和20ppm晶体的LoRaTM，收发器灵敏度可以比FSK高出20dB以上。此外，LoRaTM在选择性和阻塞性能方面也具有显著优势，可以进一步提高通信可靠度。同时，它还提供了很大的灵活性，用户可自行决定扩频调制带宽（BW）、扩频因子（SF）和纠错率（CR）。扩频调制的另一优点就是，每个扩频因子均呈正交分布，因而多个传输信号可以占用同一信道而不互相干扰，并且能够与现有基于FSK的系统简单共存。此外，SX1276/78 还支持标准的GFSK、FSK、OOK 及GMSK 调制模式，因而能够与现有的M-BUS 和IEEE 802.15.4g等系统或标准兼容。SX1276的带宽范围为7.8~500kHz，扩频因子为6~12，并覆盖所有可用频段。SX1277 的带宽和频段范围与SX1276相同，但扩频因子为6~9。SX1278的带宽和扩频因子选择与SX1276 相同，但仅覆盖较低的UHF 频段。
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