眾所周知，在物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線通信領(lǐng)域中，LoRa模塊具備著運(yùn)行功耗低、傳輸距離遠(yuǎn)、抗干擾能力強(qiáng)等技術(shù)特性，可有效解決低功耗廣域網(wǎng)（LPWAN）中設(shè)備續(xù)航短、偏遠(yuǎn)場(chǎng)景信號(hào)覆蓋弱、復(fù)雜環(huán)境（如工業(yè)廠區(qū)、城市建筑群）通信易受干擾等問(wèn)題，是智慧農(nóng)業(yè)、智慧城市、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域的通信基礎(chǔ)設(shè)施之一。

例如，華普微自主研發(fā)的RFM95就是一款采用先進(jìn)數(shù)模混合設(shè)計(jì)，基于獨(dú)創(chuàng)自適應(yīng)速率算法，支持多頻段、多調(diào)制方式（LoRa、（G）FSK、（G）MSK、OOK）的LoRa SPI模塊；它不僅能有效提升物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的無(wú)線通信鏈路性能，還能覆蓋從遠(yuǎn)距離、低速率到中短距離、中高速率的通信場(chǎng)景，且電流功耗顯著低于行業(yè)內(nèi)其他裝置。

RFM95的核心優(yōu)勢(shì)在于通過(guò)164dB的最大鏈路預(yù)算實(shí)現(xiàn)了行業(yè)領(lǐng)先的通信距離——這一性能源于+20dBm（100mW）的恒定射頻輸出功率與低至-144dBm的接收靈敏度的結(jié)合，在采取LoRa調(diào)制的方式下，可實(shí)現(xiàn)對(duì)“距離、抗干擾、功耗”三角權(quán)衡問(wèn)題的突破，即使在復(fù)雜環(huán)境下也能確保無(wú)線信號(hào)的穩(wěn)定傳輸。

RFM95，如何平衡功耗、速率與距離？

如下圖所示，RFM95是一個(gè)半雙工、低中頻的無(wú)線射頻收發(fā)器，它內(nèi)置了標(biāo)準(zhǔn)頻移鍵控（FSK）調(diào)制解調(diào)器與遠(yuǎn)距離擴(kuò)頻（LoRa?）調(diào)制解調(diào)器，可支持用戶根據(jù)實(shí)際需求，靈活選用/切換OOK、FSK、LoRa等多種信號(hào)調(diào)制方式。

簡(jiǎn)化功能框圖

其中，LoRa?調(diào)制解調(diào)器使用了擴(kuò)頻調(diào)制和前向糾錯(cuò)技術(shù)，與傳統(tǒng)的基于FSK或OOK的調(diào)制方式相比，增加了無(wú)線電通信鏈路的距離和魯棒性；擴(kuò)頻因子和糾錯(cuò)率是設(shè)計(jì)變量，允許設(shè)計(jì)者優(yōu)化占用帶寬、數(shù)據(jù)速率、鏈路預(yù)算改進(jìn)和抗干擾性之間的權(quán)衡。

LoRa?調(diào)制解調(diào)器的另一個(gè)重要特性是其增強(qiáng)的抗干擾性，它能夠?qū)崿F(xiàn)高達(dá)25 dB的同信道GMSK抑制；這種抗干擾性允許LoRa?調(diào)制系統(tǒng)在頻譜使用密集的頻段中或在混合通信網(wǎng)絡(luò)中簡(jiǎn)單共存，當(dāng)傳統(tǒng)調(diào)制方案失敗時(shí)，可使用LoRa?來(lái)擴(kuò)展范圍。

需要注意的是，不同調(diào)制方式在關(guān)鍵性能維度上差異顯著：例如LoRa側(cè)重遠(yuǎn)距離傳輸與低功耗，F(xiàn)SK在數(shù)據(jù)速率上更具優(yōu)勢(shì)，OOK則以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低為特點(diǎn)，三者在傳輸距離、數(shù)據(jù)速率、功耗水平及實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度上形成明確區(qū)分。

這種多模式支持能力，讓RFM95可覆蓋從簡(jiǎn)易場(chǎng)景（如短距離低速率數(shù)據(jù)傳輸）到復(fù)雜場(chǎng)景（如遠(yuǎn)距離低功耗物聯(lián)網(wǎng)通信）的通信需求，并有效規(guī)避了單一調(diào)制技術(shù)在應(yīng)用場(chǎng)景上的局限性，顯著提升了模塊的適配性與實(shí)用性。

RFM95，LPWAN中的高效通信方案

值得一提的是，由于RFM95接收電流低至10.3mA，睡眠模式下寄存器保持電流低至200nA，并集成了+14dBm高效率PA，可在確保通信距離的同時(shí)顯著降低運(yùn)行能耗，尤其適合電池供電的物聯(lián)網(wǎng)終端（如無(wú)線傳感器、自動(dòng)抄表系統(tǒng)），可大幅延長(zhǎng)設(shè)備續(xù)航周期。

此外，RFM95還具備著強(qiáng)大的抗干擾能力，它前端IIP3（三階輸入截取點(diǎn)）可達(dá)-12.5dBm，抗阻塞能力優(yōu)異，再疊加LoRa調(diào)制技術(shù)在選擇性和抗阻塞方面的先天優(yōu)勢(shì)，可在強(qiáng)干擾環(huán)境下穩(wěn)定工作，解決傳統(tǒng)調(diào)制技術(shù)中信號(hào)易受同頻干擾影響的問(wèn)題。

RFM95還內(nèi)置了256字節(jié)數(shù)據(jù)包引擎，支持CRC校驗(yàn)、前導(dǎo)碼檢測(cè)和位同步，配合自動(dòng)射頻感應(yīng)（CAD）與快速自動(dòng)頻率校正（AFC）功能，可進(jìn)一步提升IoT設(shè)備的通信穩(wěn)定性與數(shù)據(jù)傳輸準(zhǔn)確性。

而在兼容性方面，RFM95支持WMBus、IEEE 802.15.4g等多標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，并針對(duì)868MHz、915MHz等ISM頻段進(jìn)行了專項(xiàng)調(diào)校，可滿足不同地區(qū)的regulatory要求；另外，RFM95還集成了溫度傳感器，可實(shí)時(shí)監(jiān)控模塊的工作狀態(tài)，便于系統(tǒng)功耗管理與故障診斷。

通過(guò)融合超遠(yuǎn)通信距離、低功耗設(shè)計(jì)、靈活調(diào)制模式與高可靠性，RFM95可為低功耗廣域網(wǎng)（LPWAN）設(shè)備提供兼顧性能與實(shí)用性的無(wú)線通信解決方案，是連接物理世界與數(shù)字平臺(tái)的關(guān)鍵橋梁之一。

審核編輯 黃宇