为无线传感网构建做出正确的权衡

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　　越来越多的高性价比的无线技术和可应用于更广领域的解决方案的出现，带来了无线传感网和物联网应用的激增。无线系统制造商的目标就是提供更加灵活可靠的方案，在获得最长的电池寿命的同时尽可能扩展网络的传输距离。很多传感器网络都是由一些简单的节点组成，这些节点收集数据并将之发送给集中器。基于akm传统的方案，为改善性能需要折衷权衡考虑，而相比较而言，用于改善未来系统性能的新技术则在折衷考虑方面会有很大的不同。

　　传输速率和距离

　　传输速率是系统设计中一个关键的可变因素，它将决定整个系统整体性能的很多属性。无线传输距离由接收机灵敏度和发射机输出功率共同决定，两者之间的差值我们称之为链路预算。输出功率受限于标准规范，所以只有通过提高灵敏度来增加距离，而灵敏度又受数据速率非常重要的影响。对所有的调制方式来说，越低的速率，接收机的带宽越窄，接收灵敏度就越高。在现今高性价比无线收发机中应用最广泛的调制方式是FSK或者GFSK。要进一步减小FSK系统的接收机带宽，唯一可行的办法就是提高参考晶体的精确度。虽未经检验过但可以预见，这很容易就会产生比接收机带宽更宽的频率偏差。低成本的晶体一般只有20ppm的精度，这将限制使用载波频率为868MHz或915MHz系统的最大数据传输速率在20kbps，灵敏度在-112dBm。使用温补晶振可以获得更高的灵敏度，但是温补晶振的价钱将是普通晶体的三倍。

　　扩频调制方式在其他领域应用了很多年，但直到至今仍未使用于低成本的传感网络方案。在等同的数据速率条件下，商用的低成本扩频调制方式可以获得比传统FSK调制方式高8-10dB的灵敏度。升特（Semtech）公司将推出一款新的收发机，这款收发机集成了一种名为LoRa的扩频调制方式和传统的GFSK调制方式。图1展示了在GFSK调制和LoRa扩频调制两种系统中灵敏度相对数据速率的关系曲线。