SX1280与WIFI并存可行性分析

Wi-Fi是目前最普遍使用的免费ISM波段。虽然由于过度拥挤,Wi-Fi已经扩展到邻近的ISM频段,尤其是5.8 GHz的ISM频段,但大部分Wi-Fi流量仍停留在2.4 GHz的ISM频段,通常从2.4 GHz到2.4835 GHz(至少在美国和欧洲)。

毫无疑问,任何部署到这个频段的新技术都必须能够抵御现有Wi-Fi部署的干扰。考虑到LoRa最近扩展到2.4 GHz频段,它与2.4 GHz频段中最常见的Wi-Fi信号共存具有重要意义。

下图显示了使用Wi-Fi进行宽带数据通信的2.4 GHz ISM频段的使用情况。

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对Wi-Fi的免疫能力可以来自以下三种方法:

1、频率分离:从上面所示的信道计划中可以明显地看出,有可能基于信道的先验知识或测量知识而避免频谱的某些部分。这是一种重要的策略,但它依赖于MAC层(媒体访问控制层)的一些管理来实现它,方法是感知频带中的内容并智能地避免它。这意味着,要么在某个信道上监听以确定功率级别,要么将有关清晰信道的信息发送给无线电,这意味着管理在物理层之上的一层。

2、时间间隔:避免在2.4 GHz频段内进行通信,同时避免与邻近的任何Wi-Fi设备进行通信是一个具有挑战性的命题。由于使用的性质,Wi-Fi信号的特点是典型的高通道占用率,例如在现实场景中50%到80%的占用率。

3、空间分离:在应用程序用例允许的情况下,简单地避免与Wi-Fi终端位于同一位置是避免或减少无线电系统之间的潜在干扰的最简单和最有效的方法之一。

至此,SX1280的LORA模式在关于WIFI干扰的情况下相交于传统调制方式具有极大的优势。与用于共存的传统调制技术相比,LoRa物理层的使用为我们提供了一些潜在的额外性能好处,并对带内和通道内干扰提供了额外的抗干扰能力。具体优势如下:

1、扩频:LoRa是一种扩频调制技术,通过扩频调制可以得到一个编码增益,因为信号可以用一个负的信噪比接收。同时,在没有干扰的情况下,这就等同于在噪声下的接收,而在有共信道干扰的情况下,这就等同于接收比干扰信号弱的所需信号功率的能力。

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2、低带宽:减少带宽有两个好处。首先,较低的带宽减少了相邻信号的影响,从而降低了成为干扰受害者的可能性。如果我们将LORA信号的带宽与更宽的波段Wi-Fi信号进行比较,我们会发现,即使是很宽的LORA信号也只占一个Wi-Fi通道的一小部分。这给我们带来了第二个好处。Wi-Fi信号的功率分布在整个Wi-Fi通道上。因此,在这条通道的较窄部分看到的能量将是这个能量的一小部分。简单地说,即使是在共信道干扰的情况下,我们只暴露在信号功率的一小部分意味着我们接收到的Wi-Fi信号功率的一小部分。

3、前向纠错和交织技术:LoRa调制解调器的另一个优点是FEC(前向纠错)和交织技术的可用性。前向错误纠正允许在信息中引入冗余信息,允许修改和恢复损坏的有限位元。

即使是FEC顺序位错误(即相邻的损坏位)也是最难纠正的。由于这个原因,采用了交织技术。这是一种重新分配信息包中的信息的技术,以便在重构之后,错误不太可能来自相邻的位。

4、部分符号损失免疫:除了LoRa物理层前面提到的所有好处之外,还值得注意的是,在丢失符号内的数据之前,我们可能会丢失多达一半的LoRa符号。在抗干扰的情况下,这给我们提供了巨大的抗干扰能力(在某些情况下超过100分贝)。

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如果高功率脉冲干涉仪占用的时间少于LORA符号持续时间的50%,则可以容忍高功率脉冲干涉仪。

由此可见,SX1280的LORA模式在WIFI的强干扰下依然可以保持良好的通讯效果。

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值得一提的是,成都亿佰特电子科技有限公司推出了一款E28 (2G4M12S)模块,此模块就是基于Semtech公司SX1280研发的无线模块,LoRa 2.4G扩频通讯(相当于SX1278的2.4G版本),通讯距离优于Zigbee,功耗约是Zigbee的1/4。最大功率12.5dBm,模块自带阻抗匹配的PCB板天线,传输距离可达3千米,性能优异,值得选择。

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