LoRa模塊是一種廣泛應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的無線通信模塊，支持低功耗、遠(yuǎn)距離和低成本的無線通信。

其空中喚醒功能是一項(xiàng)重要的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自動(dòng)喚醒，從而在沒有人工干預(yù)的情況下實(shí)現(xiàn)設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制。

LoRa模塊空中喚醒功能的原理

LoRa模塊空中喚醒功能的實(shí)現(xiàn)基于LoRaWAN協(xié)議的信標(biāo)喚醒機(jī)制。

信標(biāo)是一種遠(yuǎn)距離無線通信技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的互聯(lián)互通。
LoRa模塊支持多種類型的信標(biāo)，包括心跳信標(biāo)、定位信標(biāo)和廣播信標(biāo)等。

當(dāng)LoRa模塊接收到信標(biāo)信號時(shí)，會(huì)自動(dòng)從睡眠狀態(tài)中醒來，并進(jìn)入接收狀態(tài)，接收來自信標(biāo)的數(shù)據(jù)包。如果在一定時(shí)間沒有接收到來自信標(biāo)的數(shù)據(jù)包，LoRa模塊會(huì)自動(dòng)進(jìn)入休眠狀態(tài)，等待下一次信標(biāo)信號的到來。

空中喚醒功能的原理是通過發(fā)送特殊的前導(dǎo)碼來喚醒LoRa模塊，然后從信標(biāo)接收數(shù)據(jù)包。具體實(shí)現(xiàn)過程如下：

1. 當(dāng)LoRa模塊接收到空中喚醒信號時(shí)，會(huì)發(fā)送特殊的前導(dǎo)碼來表示已經(jīng)收到信標(biāo)信號，并進(jìn)入接收狀態(tài)。
2. 前導(dǎo)碼是一個(gè)16位的二進(jìn)制數(shù)，可以在100ms內(nèi)發(fā)送多個(gè)。

LoRa是如何實(shí)現(xiàn)空中喚醒的？

在無線傳感網(wǎng)的設(shè)計(jì)中，往往大部分終端節(jié)點(diǎn)都需要空中喚醒并且還要低功耗設(shè)計(jì)，那么LoRa是如何通過CAD來實(shí)現(xiàn)的呢？

在無線傳感網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中，往往大部分的無線收發(fā)節(jié)點(diǎn)都需要低功耗處理。
為了降低功耗，只有通過減少無用的工作時(shí)間。

在大多數(shù)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，無線通信時(shí)，射頻部分大多數(shù)時(shí)間都處于接收狀態(tài)，也是主要的能量消耗所在。

理想狀態(tài)是，當(dāng)有數(shù)據(jù)需要接收時(shí)，節(jié)點(diǎn)處于接收狀態(tài)，無信息接收時(shí)，節(jié)點(diǎn)處于睡眠狀態(tài)，這就需要空中喚醒技術(shù)。

空中喚醒從現(xiàn)象上看，好像是發(fā)射極把接收機(jī)從睡眠中喚醒，實(shí)則不然，其實(shí)是接收機(jī)周期性自動(dòng)醒來，查看空中有沒有呼叫信號，如果沒有，則繼續(xù)睡眠；如果有，則被喚醒進(jìn)入接收狀態(tài)。
因此，在空中沒有呼叫信號時(shí)，接收機(jī)平均功耗較低。

但是如何發(fā)現(xiàn)呼叫信號，傳統(tǒng)的做法是通過設(shè)定RSSI閾值來判斷，只有信號強(qiáng)度足夠時(shí)才認(rèn)為有效，喚醒節(jié)點(diǎn)，否則相反。

隨著擴(kuò)頻調(diào)制技術(shù)的應(yīng)用，人們在確定可能低于接收機(jī)低噪聲的信號是否已經(jīng)使用信道時(shí)，面臨重重挑戰(zhàn)。這種情況下，使用RSSI無疑是行不通的。為了解決這個(gè)問題，可使用信道活動(dòng)檢測器來檢測其他LoRa信號。

LoRa數(shù)據(jù)包由：前導(dǎo)碼、可選報(bào)頭、數(shù)據(jù)有效負(fù)載組成，如下圖所示：

信道活動(dòng)檢測模式旨在以盡可能高的功耗效率檢測無線信道上的LoRa前導(dǎo)碼。在CAD模式下， SX1276／77／78快速掃描頻段，以檢測LoRa數(shù)據(jù)包前導(dǎo)碼。

在CAD過程中會(huì)執(zhí)行以下操作：

PLL被鎖定。

無線接收機(jī)從信道獲取數(shù)據(jù)的LoRa前導(dǎo)碼符號。在期間的電流消耗對應(yīng)指定的Rx模式電流。

無線接收機(jī)及PLL被關(guān)閉，調(diào)制解調(diào)器數(shù)字處理開始執(zhí)行。

調(diào)制解調(diào)器搜索芯片所獲取樣本與理想前導(dǎo)碼波形之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。建立這樣的關(guān)聯(lián)關(guān)系所需的時(shí)間僅略小于一個(gè)符號周期。在此期間，電流的消耗大幅減少。

完成計(jì)算后，調(diào)制解調(diào)器產(chǎn)生CadDone中斷信號。如果關(guān)聯(lián)成功，則會(huì)同時(shí)產(chǎn)生CadDetected信號。

芯片恢復(fù)到待機(jī)模式。

如果發(fā)現(xiàn)前導(dǎo)碼，清除中斷，然后將芯片設(shè)置為Rx單一或連續(xù)模式，從而開始接收數(shù)據(jù)。

信道活動(dòng)檢測時(shí)長取決于使用的LoRa調(diào)制設(shè)置。下圖針對特定配置顯示了典型CAD檢測時(shí)長，該時(shí)長為LoRa符號周期的倍數(shù)。CAD檢測時(shí)間內(nèi)，芯片在（2SF＋32）／BW秒鐘處于接收模式，其余時(shí)間則處于低功耗狀態(tài)。