基于LoRa技术的无线收发系统设计,本文是关于系统设计论文范文资料与LoRa技术和系统设计和收发方面论文怎么撰写.
系统设计论文参考文献：
张永强,吴刚
摘 要：在对LoRa技术及其特点展开分析的基础上,论文对LoRa技术的应用情况进行了介绍,然后结合其应用场景提出了无线收发系统的设计方法,设计出了接收灵敏度高、无线传输距离长、能耗低的无线收发系统.
关键词：LoRa技术；无线收发系统；无线传输
一、 LoRa 技术概述
LoRa 技术是由升特公司在 2013 年提出的超远距离低功耗无线数据传输技术,频谱在 1GHz 以下.采用该技术,相较于 Sub-GHz 技术能够将接收灵敏度提高 20dBm,在 433Hz 下达到 -148dBm,覆盖 15km 范围.利用线性调频扩频调制技术,采用该技术可以维持频移键控调制的低功耗特性,同时能够使网络的抗干扰能力得到提高,加强网络的充分利用.从 LoRa技术的应用情况来看,在发射功率相同的情况下,采用 LoRa技术能够与网关 / 集中器实现长距离通信,终端可以采用不同扩频因子与网关通信,保持最优的网关容量和较快的通信速度.在无线网络建设中应用 LoRa 技术,现阶段主要采用星型拓扑结构进行网络建设,网络由终端节点、网络服务器、网关 / 中继器、应用服务器构成,可以使终端与网关/中继器直接通信,达到减少能耗和降低连接延迟的目的[1] .
二、基于 LoRa 技术的无线收发系统
(一)系统应用设计
从 LoRa 技术实践应用情况来看,LoRa 已经在城市管理、智慧社区、智慧建筑等多个领域得到了应用.荷兰 KPN 完成了覆盖全国的首个 LoRa 网络建设,在原本 3G/4G 基站上进行了数百了无线通信基站的布置,提供 150 万个 IoT 设备接入,满足交通信号、烟雾报警、道路照明等系统的数据传输需求.从采用 LoRa 技术的物联网设备无线通信情况来看,其最高传输速率能够达到 600KB/S,最低接收功耗为 3mA,采用 WiFi、ZigBee 技术的无线网络最高传输速率分别能够达到 54KB/S、250KB/S,最低接收功耗分别为 105mA 和 2mA,最远传输距离分别只有 100m 和 75m.实际在进行基于 LoRa 技术的无线收发系统设计时,还要采用无线射频芯片 SX1212,能够利用LoRaTM 调制技术将传感器采集到的压力、声音等信号进行无线远距离发送,并且通过 SPI 口实现与 MCU 通讯和控制指令的接收.采用星型架构,将无线传感器节点与网关连接在一起,则能实现 -110dBm 接收灵敏度和达到 12.5dBm 的发射功率和25mA 发射电流,产生 3mA 接收电流消耗.
(二)系统硬件设计
在系统硬件设计上,还要利用系统进行采样物理场信号的编码,然后利用无线网络将相应格式数据发送给控制中心.为系统硬件电路,利用声表面滤波器 U4,可以对衰减规定频带范围内的信号进行滤波处理.采用 C10、L1 等阻抗,可以对网络带负载能力进行提高.利用压控振荡器电感 L3 等元件,可以实现系统电感值调节,对系统工作频率进行调整.利用 RC24等锁相环电路,可以保持输入信号相位稳定.针对高频部分,需要尽量使电源线、信号线等线路保持平衡,同时使元器件间连线尽量缩短,促使系统电路抗干扰能力可以得到提高.结合线路板实际情况,需要进行元器件参数的调节,对参数影响进行消除.在系统发射端和接收端,还应采用高增益的棒状天线,使通信距离得到最大限度的延长.
(三)系统软件设计
在系统软件设计上,还要完成无线数据传输流程设计.在系统开始工作后,首先会进行时钟初始化,然后依次初始化GPIO、中断及变量、定时器、SPI、I2C和FLASH.在此基础上,系统会进行传感器工作参数配置,然后进行 SX1212 芯片工作参数配置.完成参数配置后,系统会进入主循环程序,确定系统声音、电磁等信号是否采集完毕.完成信号采集后,会对传感器进行关闭,达到降低系统功耗的目的.未能采集完毕还要重复确认是否完成信号采集.完成所有信号采集后,系统会确定存储器数据是否存满,存满的话利用发射器进行数据发送,确定数据得到接收后进入休眠模式,以降低系统功耗.系统采用的SX1212芯片拥有正常、唤醒、省电和休眠四种工作模式,可以通过在寄存器中进行相应命令写入进行模式的调用[2] .采用 32 位 RAM 嵌入式微控制器,系统芯片可以利用 C 语言进行编程调试,系统开发环境则为 IAR.
三、结语
通过研究可以发现,采用 LoRa 技术进行无线收发系统设计,设计出的系统不仅拥有较高的接收灵敏度,同时能够保持较低的工作电流,有效降低系统电池损耗,满足数据无线远距离传输要求.因此在无线遥控、无线水气抄表等领域,都可以采用 LoRa 技术实现无线收发器设计,继而更好的满足系统无线通信需求.
上文总结:本文论述了关于经典系统设计专业范文可作为LoRa技术和系统设计和收发方面的大学硕士与本科毕业论文系统设计论文开题报告范文和职称论文论文写作参考文献.
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