無(wú)線(xiàn)通信究竟如何傳得更遠(yuǎn)？

在無(wú)線(xiàn)通信中，通信距離是繞不開(kāi)的一個(gè)點(diǎn)。那究竟是什么影響了無(wú)線(xiàn)通信的距離？怎樣能讓通信距離更遠(yuǎn)一點(diǎn)呢？今天我們就用LoRa為例子，介紹從設(shè)計(jì)端和應(yīng)用端都有哪些無(wú)線(xiàn)通訊距離改善方案。

▌原理介紹

關(guān)于無(wú)線(xiàn)通信的距離，我們先來(lái)認(rèn)識(shí)這三個(gè)參數(shù)：信號(hào)強(qiáng)度、最小接收靈敏度、信噪比。

想知道這三個(gè)參數(shù)是什么，可以先不用去背它們的定義，我們可以代入人類(lèi)每天都進(jìn)行的通信活動(dòng)--聊天：

● 信號(hào)強(qiáng)度就是衡量說(shuō)話(huà)的音量；

● 最小接收靈敏度是衡量能聽(tīng)到多小的聲音；

● 信噪比則是衡量我們?cè)谝粋€(gè)噪聲多大的環(huán)境聊天。

這樣理解后，和人類(lèi)聊天一樣，如果想隔得更遠(yuǎn)也能聊天，你可以：

說(shuō)話(huà)更大聲--增大信號(hào)強(qiáng)度；

讓耳朵更靈敏--降低最小接收靈敏度；

減小環(huán)境噪聲--增加信噪比。

▌調(diào)整方案

經(jīng)過(guò)上面的介紹，“增加通信距離”這個(gè)問(wèn)題已經(jīng)可以來(lái)到怎么做的階段了。那具體要怎么做呢？以LoRa通訊為例子，我們一項(xiàng)項(xiàng)來(lái)介紹：

1. 增大信號(hào)強(qiáng)度從設(shè)計(jì)上考慮調(diào)整，可以配置為更高的發(fā)射功率、或在發(fā)射機(jī)加入高頻放大電路。例如致遠(yuǎn)電子推出的ZM470SX-MP高功率LoRa方案，通過(guò)分立元件搭建出高增益的高頻放大電路，其發(fā)射功率可高達(dá)30dBm，比常見(jiàn)的20dBm的信號(hào)強(qiáng)度大了10倍。

若不方便加入放大電路，則需在應(yīng)用上考慮調(diào)整，可以選高增益、高效率的天線(xiàn)。合適的天線(xiàn)實(shí)際上并不會(huì)增大信號(hào)強(qiáng)度，但可以將能量更多地輻射到需要的方向上。

圖1發(fā)射鏈路框圖

除了上述兩種方案，還可以通過(guò)引入中繼節(jié)點(diǎn)，讓中繼節(jié)點(diǎn)進(jìn)行信息轉(zhuǎn)發(fā)來(lái)增加通訊距離。這和找人傳話(huà)是一個(gè)道理的，如致遠(yuǎn)電子推出的ZLGLink協(xié)議就能實(shí)現(xiàn)中繼功能。

圖2 中繼方案示意圖

2. 降低最小接收靈敏度

從設(shè)計(jì)上考慮調(diào)整，可以選用在噪聲系數(shù)更小，增益更高的LNA，讓系統(tǒng)可以接收到更小的信號(hào)。例如致遠(yuǎn)電子的LoRaWAN模組ZM1302-L正是采用該方法，最終實(shí)現(xiàn)最小接收靈敏度低至-142dBm。

3. 增加信噪比

從設(shè)計(jì)上考慮調(diào)整，可以通過(guò)器件選型、濾波和屏蔽的方式，如加入濾波器或增加屏蔽罩，以此來(lái)減少所受到的噪聲干擾。從應(yīng)用的角度考慮，則可以通過(guò)避開(kāi)應(yīng)用頻繁的頻點(diǎn)、分時(shí)通信或其他降低噪聲影響的方法，增加信噪比。