高性能、低成本的LoRa Core™ LLCC68芯片如何幫助傳統小無線連接市場

　　在過去幾年中，隨著物聯網應用和市場的快速發展，各種物聯網技術也不斷涌現并加速發展，對低成本、高性能的物聯網鏈接技術的需求不斷提高，而傳統的小無線技術在最近10多年中技術停滯，逐漸無法滿足市場的需求。

　　針對這一需求，Semtech公司開發了高性能、低成本、更穩定的LoRa Core™LLCC68芯片，來幫助傳統小無線鏈接市場的發展。

　　選擇LoRa Core™LLCC68的三大理由：

　　LLCC68同時支持LoRa模式和FSK模式

　　與傳統的小無線產品相比，LLCC68的FSK模式的靈敏度更高

　　LLCC68的LoRa®模式支持更完善的性能和解決方案

　　LoRa Core™LLCC68能夠滿足市場多種無線傳輸需求，其目標應用市場包括：

　　現有FSK小無線市場

　　基于LoRa的智能家居應用

　　需要抗干擾、遠距離且實時性的工業控制場景

　　原有LoRa不需要超遠距離的場景

　　穩定的供應鏈是一種競爭優勢

　　物聯網行業對FSK和LoRa®無線通信并不陌生，它們都是應用最廣的物聯網技術。LoRa一詞取自英文Long Range兩個單詞的首字母Lo和Ra，代表“遠距離”的意思。LoRa原本也是基于FSK通信的原理，但它是一種創新的線性調頻擴頻的物理層調制技術（Chirp Spread Spectrum，CSS），最早由法國幾位年輕人創立的一家創業公司Cycleo推出。

　　2012年，全球領先的半導體產品及解決方案供應商Semtech收購了這家法國公司，將這一種調制技術與其深厚的射頻和混合信號芯片技術相結合，推出了具有低功耗、長距離和高靈活性的系列芯片并取名“LoRa”。近幾年，Semtech公司基于LoRa技術不斷進行芯片、軟件和云/智能化優化，開發出一整套LoRa通信芯片解決方案，包括用于網關和終端上不同款的LoRa芯片，開啟了LoRa芯片在全球廣受歡迎的產品化之路。

　　Semtech作為一家全球性的公司，其分布在世界各地的資源體系將保障LoRa等芯片的供應。Semtech LoRa芯片的產品研發和知識產權在歐洲，從而能夠保證順暢而全面的創新技術合作。在中國銷售的LoRa芯片都是在瑞士研發和供應，其在中國市場的銷售不受國際技術貿易環境的影響。同時，Semtech已經在歐洲和中國授權了兩家芯片合作伙伴生產LoRa芯片產品，這使得LoRa芯片供應實現了多元化，在中國運營的LoRa網絡可得到極為可靠和穩定的芯片保證。

　　Semtech在LoRa芯片設計時充分考慮了外圍電路的設計、采購便利性以及成本，在開發LoRa Core™LLCC68芯片時，基于這些考慮因素，提供了全新的參考設計。該開發套件基于全部國產的、性能和供應穩定的外圍元器件，由于不需要溫補晶振和PA等器件，其整體成本很低。可以幫助客戶和合作伙伴在傳統中低速率FSK技術應用中降低供應鏈風險，并以高性價比的解決方案去面對競爭。

　　創新的技術是核心競爭優勢

　　作為一種創建長距離通信連接的物理層無線調制技術，LoRa已成為在全球廣受歡迎的創新物聯網技術，它主要在全球免費頻段運行（即非授權頻段），包括433、470、868、915MHz等。從組網模式來看，LoRa常采用星狀網絡，即網關星狀連接終端節點，但終端節點并不綁定唯一網關，因而終端節點的上行數據可發送給多個網關。理論上來說，用戶可以通過Mesh、點對點或者星形的網絡協議和架構來實現靈活的LoRa組網。

　　LoRa技術不需要建設基站，一臺網關便可控制較多設備，并且布網方式較為靈活，可大幅度降低建設成本。LoRa將其自組，安全，可控等諸多特性與物聯網碎片化、低成本、大連接的需求相結合，因此被廣泛部署在智慧社區、智能家居和樓宇、智能表計、智慧農業、智能物流等多個垂直行業。

　　基于其數十年來已經在軍事和空間通信中驗證過的寬帶線性調頻（Chirp Modulation）技術，相較于傳統的FSK技術以及其他穩定性和安全性不足的短距離射頻技術，LoRa在保持低功耗的同時極大地增加了通信范圍，具有傳輸距離遠、抗干擾性強等特點。

　　以Semtech最新推出的LoRa Core™LLCC68器件為例，LoRa技術具有以下網絡特征：

　　1.更長的通信距離：與傳統FSK技術相比，LoRa的靈敏度更接近香農定理的理論極限值，而且打破了傳統FSK窄帶系統的實施極限。

　　2.更強的抗干擾能力：LoRa采用了擴頻技術,可以在噪聲之下最高20dB還能正常接收（LLCC68支持17.5dB之下），而FSK理論上需要在噪聲之上8dB才能保證要求的PER；LoRa能夠容忍更強的突發性的隨機干擾，如果突發長度<½LoRa的符號長度，其靈敏度惡化將<3dB，干擾占空比<50%。

　　3.全程低功耗：LLCC68器件的休眠電流小于1uA，工作時的發送電流為45mA 17dBm，接收電流僅為5mA。由于采用了Semtech創新的LoRa®CAD技術，整個喚醒過程僅需要約2個symbol時間，其中約1個symbol接收(接收電流)，以及1個symbol的時間計算，這時的電流為接收模式的50%左右。但在相同的速率下，FSK一般需要3bytes或以上的前導用于接收同步，接收窗口需要打開5ms以上；在相同速率下，執行周期偵聽(WOR)時，LoRa的電池續航時間是FSK的3到4倍。

　　4.更大的網絡容量：LoRa在同頻段通訊類似碼分復用，同頻段不同擴頻因子不會互相干擾，這得益于LoRa在節點的發包頻次、數據包的長度、信號質量及節點的速率、可用信道數量、基站/網關的密度、信令開銷和重傳次數等網絡容量決定因素上的全面創新和優化。正是基于這些特性，LoRa可以實現按需部署。

　　LoRa不需要溫補晶振

　　當前，全球各地都在推進疫情的進一步防控與經濟社會發展相互協同，物聯網、5G、智能化等技術將在其中扮演更重要的角色，中國政府正在不斷推進的“新基建”也在轉化成為新的發展動力。目前溫補晶振的缺貨給無論是移動通信模塊，還是傳統的FSK小無線通信都帶來了困擾。

　　LoRa技術的原理使其對頻偏不敏感，如采用LoRa的BW125_SF9設置，即使采用+/-30ppm的晶振也可以實現-129dBm 1.8kbps的靈敏度，不需要溫補晶振。但是，反觀其他移動通信模塊和FSK，它們都采用了對頻率非常敏感的調制方式。

　　以FSK技術為例：其通信原理要求頻率偏移必須在Fdev/4以內，才能保障靈敏度的理論值下降幅度在2dB以內，也就是即使使用+/-2ppm的溫補晶振，也無法實現-123dBm 1.2kbps靈敏度，因為400Hz的Fdev只能是在實驗室里嚴苛條件下才可能實現。

　　因此，使用普通晶體的LoRa Core™LLCC68器件來開發相關應用，不僅可以大幅度降低供應鏈風險，而且還將因為不需采用溫補晶振而降低成本。

　　下載LLCC68文檔：

　　https://www.semtech.com/products/wireless-rf/lora-transceivers/llcc68