Comment le module LoRa implémente-t-il la fonction de réveil aérien

Dans la conception de réseaux de capteurs sans fil, la plupart des nœuds terminaux nécessitent un réveil aérien pour répondre aux exigences de conception de conception à faible consommation. Alors, comment le module LoRa parvient-il à se réveiller dans les airs ? Cet article vous le révélera.

Dans la conception du réseau de capteurs sans fil, la plupart des nœuds émetteur-récepteur du module LoRa nécessitent un traitement à faible consommation. Afin de réduire la consommation d'énergie, le nœud doit réduire les heures de travail inutiles. Dans la plupart des applications IoT, la radio passe la plupart du temps en état de réception pendant la communication sans fil, et c'est également la principale consommation d'énergie. Le nœud ne peut pas être actif à tout moment car la capacité de la batterie est limitée. L'état idéal est que lorsqu'il y a des données à recevoir, le nœud est en état de réception, et lorsqu'aucune information n'est reçue, le nœud LoRa est en état de veille, ce qui nécessite une technique de réveil aérien.

Le phénomène de réveil par voie hertzienne semble être que l'émetteur réveille le récepteur du sommeil. En fait, le récepteur se réveille périodiquement et vérifie s'il y a un signal valide dans l'air. Sinon, il continue de dormir ; si c'est le cas, alors réveillez-vous dans l'état de réception. Par conséquent, lorsqu’il n’y a pas de signal valide dans l’air, la consommation électrique moyenne du récepteur est faible.

Cependant, la manière de trouver le signal d'appel est traditionnellement déterminée en définissant la valeur RSSI. Ce n'est que lorsque la force du signal est suffisante qu'il est considéré comme valide et que le nœud est réveillé, sinon c'est le contraire. L'utilisation d'une technique de modulation à spectre étalé présente des défis pour déterminer si le canal est déjà inutilisé par un signal qui peut être inférieur au plancher de bruit du récepteur. L'utilisation du RSSI dans cette situation serait clairement impraticable. À cette fin, le détecteur d'activité de canal est utilisé pour détecter la présence d'autres signaux LoRa®. Pour résoudre ce problème, la technologie de détection d'activité de canal CAD peut être utilisée pour détecter d'autres signaux LoRa.

Le paquet LoRa se compose d'un préambule, d'un en-tête facultatif et d'une charge utile de données, comme le montre la figure suivante :

Le mode de détection d'activité du canal est conçu pour détecter le préambule LoRa sur le canal sans fil avec la plus grande efficacité de consommation d'énergie possible. En mode CAO, le module LoRa scannera rapidement la bande pour détecter le préambule du paquet LoRa.

Les opérations suivantes sont effectuées pendant le processus de CAO：

La PLL est verrouillée.

Le récepteur radio capture le symbole de préambule LoRa des données du canal. La consommation de courant radio pendant cette phase correspond au courant spécifié en mode Rx.

Le récepteur sans fil et la PLL sont éteints et le traitement numérique du modem commence.

Le modem recherche une corrélation entre les échantillons radio capturés et la forme d'onde idéale du préambule. Ce processus de corrélation prend un peu moins d’une période de symbole. La consommation de courant radio pendant cette phase est considérablement réduite.

Une fois le calcul terminé, le modem génère un signal d'interruption CadDone. Si l'association réussit, un signal CadDetected est généré en même temps.

La puce revient en mode veille.

Si le préambule est trouvé, l'interruption est effacée, puis la puce est réglée en mode Rxsingle ou continu pour commencer à recevoir des données.

Le temps nécessaire à la détection de l'activité du canal dépend des paramètres de modulation LoRa utilisés. Pour une configuration donnée, le temps de détection CAD typique est indiqué dans le graphique ci-dessous, exprimé en multiple de la période du symbole LoRa. Pendant cette période, la radio est en mode récepteur pendant (2 SF + 32) / BW secondes. Pour la majeure partie du cycle CAD, la radio est dans un état de consommation réduite.

Le programme de CAO est décomposé en plusieurs événements séquentiels pour mieux illustrer le programme et la consommation électrique, comme le montre la figure suivante :

IDDR_L : mode Rx complet

IDDC_L : traitement à faible consommation

Pendant le processus de détection de l'activité du canal, l'extrémité de réception est en mode de réception complète uniquement pendant la première moitié du temps, puis entre dans la phase de traitement à faible consommation, au cours de laquelle la consommation d'énergie CAD change avec la bande passante LoRa.

Étant donné que le CAD détecte la partie préambule du paquet de données, afin d'obtenir le réveil aérien, combiné à la détection périodique de l'heure par le nœud, il est nécessaire de définir le temps de transmission du préambule approprié pour garantir le temps de transmission du préambule > le nœud temps de détection périodique, alors un certain préambule doit être défini. La longueur du code peut être obtenue en configurant les registres RegPreambleMsb et RegPreambleLsb. Comme le montre la figure ci-dessous, vous pouvez modifier la longueur du préambule de transmission en réglant la longueur du registre de préambule entre 6 et 65 536.