应用领域：通信广电

方案类型：芯片级方案

主控芯片：SX1301

方案概述

【方案特性】

*标准LoRaWAN协议;

*工作频率范围410-510M，862-1020MHz (定制) ;

*发射功率 5-23dBm;

*接收灵敏度 -142dBm@292bps;

*空中传输速率 292bps-5.4Kbps;

*供电方式 POE/DC 48V(定制) ;

*上行信道 Ethernet/4G(定制) ;

*谐波指标 ≤1GHz：<-36dBm; >1GHz：< -30dBm;

*防护等级 IP65;

*工作湿度 10%～90%;

*工作温度 -45℃~85℃;

*基本版8频点，最高支持32频点和196信道;

【方案外观】

【应用领域】

*无线智能水、气、电、热计量仪表;

*交通灯、地磁、智能路灯、消防报警器、温湿毒烟监测仪;

*农业灌溉装置、水利水文气象监测仪，畜牧养殖监测;

*工厂控制装置、智能楼宇和能效监控装置;

*弱势群体、贵重物品、宠物的跟踪和定位;

*景区和文物保护、应急通信装置;

【典型应用场景】

*居民公用设施，电水气热和空气质量监测;

*城市基础设施，管网监控;

*智能交通管理;

*工业园区厂房仓储和智能楼宇能效管控;

*农业养殖和户外监测;

*人员和物品定位;

【技术支持服务】

*LoRaWANGatewayConfiger评估工具，可视化操作;

*LoRaWAN研发工具套装 ，包括Server，Gateway和Node;

*LoRaWAN应用板，带参考设计，GPS，温度气压传感器;

*测试入门(Q&A)

SX1301

Features

Up to -142.5 dBm sensitivity with SX1257 Tx/Rx front-end (see reference design)

70 dB CW interferer rejection at 1 MHz offset

Able to operate with negative SNR, CCR up to 9 dB

Emulates 49x LORA demodulators and 1x (G)FSK demodulator

Dual digital TX&RX radio front-end interfaces

10 programmable parallel demodulation paths

Dynamic data-rate (DDR) adaptation

True antenna diversity or simultaneous dual-band operation

Applications

Smart Metering

Security Sensors Network

Agricultural Monitoring

Internet of Things (IoT)

LoRaWAN SX1301

SX1301有一些关键的技术特征：高达-142.5dBm的接收灵敏度、49个LoRa“虚拟”通道和ADR技术。

1 整体结构

如下图所示，SX1301一般外接2片SX1257(或SX1255)。SX125x是射频前端芯片，它负责将I/Q(In-phase / Quadrature，同相正交数字信号)转换成无线电模拟信号。

仔细查看SX1301的结构图，它是由2个MCU和ASIC(ApplicationSpecific Integrated Circuit，专用集成电路)的综合体。主要部件包括：

射频MCU：该MCU通过SPI总线连接2片SX125x，主要负责实时自动增益控制、射频校准和收发切换。

数据包MCU：该MCU负责分配8个LoRa调制解调器给多个通道，它仲裁数据包的机制包括速率、通道、射频和信号强度。

IF0~IF7的LoRa通道：它们的带宽固定为125kHz，每个通道可以设置中心频率，每个通道可以接收SF7~SF12共6种速率的LoRa信号。

IF8通道：带宽支持125 / 250 / 500kHz，希望用于网关之间的高速通信。

IF9通道：收发(G)FSK信号，LoRaWAN在欧洲地区使用了该通道。

2 实现ADR技术

ADR(Adaptive Data Rate，速率自适应)是LoRaWAN核心优势，它的原理是：依赖End Nodes和Gateway的距离，越近，End Nodes将采用高速率;越远，End Nodes将采用低速率。

其实，ADR是SX1301的“贡献”。

如下图所示，SX1301的IF0~IF7的8通道，它们设置了8个中心频率，但每一个通道都能接收SF7~SF12共6种速率的LoRa信号。这样一来，一个End Node可以根据信号强度，自由选择SF(即速率)来发送数据。

它至少具备3个优势：

End Node可以切换到8个频率中任意一种，有效降低同频干扰;

End Node可以使用6种速率中任意一种，Gateway不用记录它的速率，简单化;

Gateway可以实现天线分集，有效改善移动End Node的多径衰退;

特别注意：8个通道最多同时解调8个LoRa数据包，因为“前导码搜索引擎”和“解调引擎”是分离的，同时解调引擎为8个单元。

3 多通道频谱

2片SX125x和共10个通道，都可以灵活配置频率。一起看上图的实例：

射频前端A配置中心频率=867.0MHz

射频前端B配置中心频率=868.4MHz

10通道频率配置如下表所示

4 控制接口

SX1301依赖microcode(微代码)来运行，上电后MCU负责发送microcode给SX1301，semtech提供该microcode的二进制文件。MCU和SX1301的通信总线是SPI。

考虑多种射频通道和收发设备(如：SX1257或SX1255)和不同的硬件实现方式(如：1个SX1301或8个SX1301)，为简化设计和方便移植，组织了HAL(Hardware AbstractionLayer，硬件抽象层)接口。

5 电气与资源