智慧城市双通道通信芯片效能浅析低功耗广域网及在智慧城市中的应用

根据知名物联网分析机构IoT Analytics预测，到2025年，物联网连接数将达到非物联网连接数的3倍低功耗广域网(LPWAN)作为物联网连接的核心基础设施，其业务特点是发送数据极小，并且为了维持电池供电设备的长时间工作，发送周期被设定得很长从技术特点上来说，低功耗广域网具备三个优势：低功耗、远距离、大连接，现在小编就来说说关于智慧城市双通道通信芯片效能浅析低功耗广域网及在智慧城市中的应用?下面内容希望能帮助到你，我们来一起看看吧!

根据知名物联网分析机构IoT Analytics预测，到2025年，物联网连接数将达到非物联网连接数的3倍。低功耗广域网(LPWAN)作为物联网连接的核心基础设施，其业务特点是发送数据极小，并且为了维持电池供电设备的长时间工作，发送周期被设定得很长。从技术特点上来说，低功耗广域网具备三个优势：低功耗、远距离、大连接。

目前主流的物联网技术，按频谱使用分类，可分为授权频谱技术和非授权频谱技术。授权频谱主要是由电信运营商主导，例如NB-IoT、LTE-M；而非授权频谱技术则由于其部署成本低、运营难度低、实施灵活等特点，应用非常广泛。

而当前主流的非授权频谱技术有LoRa、Sigfox、Weightless、NB-Fi等。这些技术中有的采用传统调制、解调技术，例如BPSK，FSK，以及根据业务场景研发的MAC层技术；有的则是从物理层的调制、解调技术上实现突破，提升接收灵敏度，增大链路预算，例如LoRa。从物理层入手的优势在于从源头就能提升信号覆盖，降低部署成本。

如何提高接收灵敏度？现阶段主要的处理方式，下文将简要分析。

一是采用扩频技术，利用扩频增益改善设备接收灵敏度。例如采用Chirp扩频的LoRa、DSSS扩频的RPMA等技术。二是降低接收信号带宽，减小带内噪声功率，改善设备灵敏度，例如Sigfox。

还有一种技术，我们称之为扩时或者重传技术。目前，NB-IoT采用的就是这种方案，NB-IoT通过同一数据块的重复传输，降低单位时间内的实际传输速率，从而改善接收灵敏度。

上文提到的3种方式中，部分技术通过一味降低传输速率改善灵敏度，但真的有意义吗？笔者认为，答案是否定的，实际业务场景中极少有几个bit的传输需求。而在仅有的极窄带和扩频技术中，扩频具有如下优势：

1.扩频体制能够检测到小于噪声功率的信号；2.扩频体制对干扰，噪声，阻塞有更好的抑制能力；3.扩频体制具有更好抗多径能力；4.扩频体制容许不同的扩频因子存在于同一信道，提升信道容量。

当前，国外公司相关 LoRa 技术已申请多篇发明专利，几乎形成了完整的技术保护墙，在保证性能的情况下，突破其专利壁垒已十分艰难。而升哲科技的 SWIC（SENSORO Wide Coverage）技术现已申请国内发明专利 23 篇、国际 PCT 5篇，已授权专利 6 篇。目前，中国仅有升哲科技一家公司开发的低功耗物联网技术性能可替代 LoRa，真正突破了海外专利封锁，实现国产、自主、可控。保证优异性能的同时，还降低了芯片实现过程中乘法器的需求，从而降低成本。

解调门限对比如下：

C/SF	5	6	7	8	9	10	11	12
LoRa	-2.5dB	-5dB	-7.5dB	-10dB	-12.5dB	-15dB	-17.5dB	-20dB
SWIC	-2.5dB	-5dB	-7.5dB	-10dB	-12.5dB	-15dB	-17.5dB	-21dB

注：C – SWIC码域因子，SF – LoRa扩频因子

与LoRa相比，SWIC技术具有如下优点：

1.比特传输速率和频谱利用率上更好，对比如下表：

BW (kHz)	C/SF	LoRa		SWIC
BW (kHz)	C/SF	Rb (kbps)	ŋb(bps/Hz)	Rb (kbps)	ŋb(kbps)
125	5	15.625	0.125	25	0.2
125	12	0.293	0.0023	0.3662	0.0029
500	5	62.5	0.125	100	0.2
500	12	1.1719	0.0023	1.4648	0.0029