一种基于SX1276的无线传输设备的制作方法

本发明涉及数据的无线传输领域，特别是一种基于sx1276的低成本无线传输设备。

背景技术：

1、sx1276作为一种全集成的单芯片数据无线收发器，具有lora、fsk等多种通信模式。其中，lora模式的抗干扰能力强、接收灵敏度好，但传输速率较低，单芯片不超过37.5kbps。fsk模式传输速率可以达到100kbps以上，但其接收灵敏度较差，芯片本身在fsk模式下也不提供纠错编译码功能，抗干扰能力受限。受成本约束，一般使用mcu作为主控制器与sx1276联合使用实现完整的数据收发及芯片监控功能，较难实现编译码等较复杂的准实时数据预处理功能；射频收发也由sx1276直接实现，一般不增加外部的射频收发组件，其发射通道的输出功率和接收通道的噪声系数均不够理想，限制了设备的通信距离。

技术实现思路

1、本发明提供了一种基于sx1276的无线传输设备，用以解决现有技术中的不足之处。

2、本发明采用的技术方案为：

3、一种基于sx1276的无线传输设备，包括业务处理单元和射频前端；其中，业务处理单元包括一片fpga芯片和至少两片sx1276芯片，fpga芯片内部的程序模块包括数据预处理模块、数据后处理模块、射频前端控制模块以及至少两路编码模块、译码模块和sx1276配置模块，射频前端包括双工器或多工器以及至少两路功放、低噪放和开关；

4、设备采用时分双工通信体制，在时间上划分为发射时隙和接收时隙，中间设置设定时长的保护间隔；在发射时隙，射频前端内部的开关由业务处理单元中fpga芯片内部的射频前端控制模块控制，切换至发射状态；上行业务数据进入业务处理单元的fpga芯片后，由数据预处理模块进行数据预处理，将数据拆分或复制，并打标签，得到至少两个发送数据包，分别经过对应的编码模块进行纠错编码后，输出至对应的sx1276配置模块；sx1276配置模块将编码后的数据转换为spi总线数据，输出至对应的sx1276芯片，并将sx1276芯片配置为fsk发射模式；sx1276芯片将编码后的数据转换为中心频率不同的发通道信号，通过射频电缆输出至射频前端模块；射频前端模块中功放对输入的发通道信号进行功率放大后，通过对应的开关输出至双工器或多工器，由双工器或多工器进行滤波和合路后经天线口输出；

5、在接收时隙，射频前端内部的开关由业务处理单元中fpga芯片内部的射频前端控制模块控制，切换至接收状态；天线口接收到空间传来的射频信号后，经双工器或多工器进行分路和滤波，得到中心频率不同的至少两路接收信号，分别通过开关输出至对应的低噪放进行低噪声放大，放大后得到收通道信号，通过射频电缆输出至业务处理单元内对应的sx1276芯片，业务处理单元中fpga芯片内的sx1276配置模块将sx1276芯片配置为fsk接收模式，sx1276芯片将收通道信号转换为基带数据，并通过spi总线送入fpga芯片中对应的sx1276配置模块；sx1276配置模块将基带数据输出至对应的译码模块进行纠错译码，译码后得到的接收数据包输出至数据后处理模块，数据后处理模块去掉数据标签，并拼接或优选出一路数据，得到下行业务数据输出。

6、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

7、1、本发明中，sx1276工作于fsk模式，具有较高的传输速率，同时业务数据在进入sx1276之前，在fpga内部进行了纠错编码，具有较好的抗干扰能力。因此本发明解决了sx1276单独工作于lora模式下传输速率较低和单独工作于fsk模式下抗干扰能力较差的缺点，同时结合了两种工作模式的优点，具有较高的工程应用价值。

8、2、本发明中使用fpga替代mcu实现业务数据处理以及sx1276配置功能。相比于mcu，fpga的实时并行处理能力强，可以同时配置多路sx1276并实时处理多路收发数据，处理时延小，对工作于tdd体制的设备而言，可以有效降低保护间隔时长，从而获得更小的时隙开销。

9、3、本发明中使用了独立的射频前端模块置于sx1276和天线之间。相较于sx1276直接连接天线进行信号收发，射频前端中的功放可以进一步提高设备的发射功率、低噪放可以进一步降低设备的接收噪声系数，二者结合，可以有效增加设备的通信距离。

10、4、本发明射频前端中的双工器(或多工器)将两路(或多路)射频通道合为一路，仅用一副天线即可实现设备的信号收发，减少了天线数量，降低了设备复杂度和成本。双工器(或多工器)内置两个(或多个)频段的滤波器，可以对sx1276的收发信号进行滤波处理，滤除带外干扰，进一步提高了设备的抗干扰能力。

11、5、本发明采用sx1276全集成芯片实现业务数据到射频信号之间的转换，配合常规指标的fpga及射频前端即可实现设备全部功能，无需特殊设计。在指标能力相同的情况下，设备的整体实现成本较低。

技术特征：

1.一种基于sx1276的无线传输设备，其特征在于，包括业务处理单元和射频前端；其中，业务处理单元包括一片fpga芯片和至少两片sx1276芯片，fpga芯片内部的程序模块包括数据预处理模块、数据后处理模块、射频前端控制模块以及至少两路编码模块、译码模块和sx1276配置模块，射频前端包括双工器或多工器以及至少两路功放、低噪放和开关；

技术总结
本发明涉及数据无线传输领域中的一种基于SX1276的无线传输设备。设备由业务处理单元和射频前端组成，工作于时分双工体制。业务处理单元中的FPGA配合至少2片SX1276实现收发业务数据到两路或多路中心频率不同的收发通道射频信号的转换，射频前端完成两路或多路收发通道射频信号的收发切换、功率放大、低噪声放大、滤波、分合路等功能。本发明时隙开销小、数据传输速率较高、抗干扰能力强、通信距离远，同时设备的复杂度和实现成本较低。

技术研发人员：李建强,王洪坤,王清芬
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第五十四研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12