增加无线模块传输距离的研究

无线模块(RF wireless module)是利用无线技术进行无线传输的一种模块。它被广泛地应用于电脑无线网络,无线通讯,无线控制等领域。无线模块主要由发射器,接收器和控制器组成。

LoRa是低功耗广域网通信技术中的一种,是Semtech公司采用和推广的一种基于扩频技术的超远距离无线传输技术,是Semtech 射频部分产生的一种独特的调制格式,LoRa射频部分的核心芯片是SX1276和SX1278。这类芯片集成规模小、效率高,为LoRa无线模块带来高接收灵敏度。

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常规的数字数据通信原理是使用与数据速率相适应的尽可能小的带宽。这是因为带宽数是有限的,而且有很多的用户要分享。扩频通信的原理是尽可能使用最大带宽数, 同样的能量在一个大的带宽上传播。这里扩频带宽的很小部分与常规无线信号相干扰, 但常规无线信号不影响扩频信号,这是因为两者相比常规信号带宽很窄。例如采用LORA扩频传输技术170MHz的E46-TTL-1W模块在传输距离和穿透能力上比传统的FSK、GFSK等调制方式有差不多有一倍的提升。

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E46-TTL-1W模块工作频率为170MHz,频率越低,波长越长,传播损耗越小,因此拥有极强的穿透绕射能力,适合于比较复杂的环境。在相同条件与频率为433MHz的E32-TTL-1W模块相比,在经过四个墙体之后,信号的损耗明显比后者要低。

天线增益是指在输入功率相等的条件下,实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的信号的功率密度之比。天线增益不仅是天线最重要的参数之一,而且对无线通信系统的运行质量也非常重要,增加天线增益,就可以增大某个方向上的信号覆盖范围,或者范围不变,但该范围内的信号强度增强。所以天线增益越高越好,驻波比越小越好。

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FEC前向纠错码,是增加数据通讯可信度的方法。在单向通讯信道中,一旦错误被发现,其接收器将无权再请求传输。FEC是利用数据进行传输冗长信息的方法,当传输中出现错误,将允许接收器再建数据。软件上具有FEC纠错功能可以大大提升抗干扰能力,其编码效率较高,纠错能力强,在突发干扰的情况下,能主动纠正被干扰的数据包,大大提高可靠性和传输距离;在没有 FEC 的情况下,这种数据包只能被丢弃。模块具有数据加密和压缩功能。模块在空中传输的数据,具有随机性,通过严密的加解密算法,使得数据截获失去意义。而数据压缩功能有概率减小传输时间,减小受干扰的概率,提高可靠性和传输效率。

空中速率应该越低越好,空速越高,通信距离越近,丢包率也会越高。

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