与LoRa比肩？什么是ChirpIoT技术？

ChirpIoT是磐启微电子于2020年发布的一种全新调制解调技术，2022年磐启微公布了应用于物联网的组网协议ChirpLAN。ChirpIoT技术是基于磐启多年对雷达等线性扩频信号的深入研究，在此基础上对线性扩频信号的变化改进，实现了远距离传输的一种无线通信技术。

ChirpIoT技术的最大特点就是在相同功率、相同通信速率条件下，比FSK、OOK、MSK等传统的其他无线方式传播的距离更远，使得通信距离比传统的无线射频通信距离扩大3-5倍。

 

基本原理

 

 

 

扩频技术：扩频技术是一种通过扩展信号带宽来提高通信系统抗干扰能力和可靠性的技术。常见的扩频技术包括直接序列扩频（DSSS）和线性调频扩频（CSS）。

 

 

线性调频扩频（CSS）：CSS是一种通过改变信号频率随时间的线性变化来实现扩频的技术。具体来说，CSS信号的频率在一定范围内线性增加或减少，形成“啁啾”（chirp）信号。Chirp信号具有良好的抗干扰能力和多径效应抵抗能力，非常适合在复杂环境中进行远距离通信。

 

技术特点

 

 

 

远距离通信：ChirpIoT技术利用CSS的扩频特性，可以实现远距离通信。通过扩展信号带宽，ChirpIoT能够在低信噪比（SNR）条件下进行可靠的数据传输，适用于广域物联网应用。

 

低功耗：ChirpIoT技术设计为低功耗通信，适合电池供电的物联网设备。低功耗特性使得ChirpIoT设备能够长时间运行，无需频繁更换电池。

 

高可靠性：CSS信号具有良好的抗干扰能力和多径效应抵抗能力，使得ChirpIoT技术在复杂环境中也能保持高可靠性。ChirpIoT技术还支持纠错编码，进一步提高了数据传输的可靠性。

 

灵活性和可扩展性：ChirpIoT技术支持多种频段和数据速率，可以根据具体应用需求进行调整。其灵活性和可扩展性使得ChirpIoT适用于各种物联网应用场景。

 

ChirpLAN 与 LoRaWAN

ChirpLAN是基于ChirpIoT技术延伸的开源的P2P或星型无线局域网络协议，LoRaWAN是基于LoRa技术的网络协议，它们都属于低功耗广域网（LPWAN）技术，ChirpLAN与LoRaWAN类似，具有通信安全，组网方便，低功耗和远距离通信等特点，主要用于物联网应用。

ChirpLAN遵循Apache 2.0协议，协议代码和规范完全开源，网络构建方式灵活多样，既可以支持组网也可以支持点对点。ChirpLAN的轻量级配置（code<15KB，SRAM<4KB）以及多种的功耗配置能够适配各种功耗和实时性要求不同的场景。LoRaWAN有成熟的生态系统和支持，ChirpLAN生态系统可能不如LoRaWAN成熟，但具有国产自主知识产权，可广泛用于国内各种应用场景。

 

工作机制

 

 

 

信号生成：ChirpIoT技术通过生成线性调频（chirp）信号来实现扩频。chirp信号的频率在一定范围内线性增加或减少，形成一个周期性的频率变化。

chirp信号时域图

 

数据调制：数据调制是将待传输的数据映射到chirp信号的频率变化上。ChirpIoT技术通常采用频移键控（FSK）或相位键控（PSK）等调制方式，将数据嵌入到chirp信号中。

 

信号传输：调制后的chirp信号通过无线信道进行传输。由于chirp信号具有扩频特性，其带宽比原始数据带宽要宽得多，从而提高了抗干扰能力和可靠性。

 

信号接收和解调：接收端接收到chirp信号后，通过解调过程将chirp信号还原为原始数据。解调过程包括频率解调和数据解码，通常采用相关检测和匹配滤波等技术来提高解调精度和可靠性。

 

方案应用

 

 

 

成都亿佰特电子科技有限公司根据市场的发展所需，基于磐启微电子PAN3031、PAN3060两种不同芯片方案而研发出工作在410.125～493.125MHz频段的无线串口模组。

 

 

应用场景

智能城市：ChirpIoT技术可以用于智能城市中的各种应用，如智能照明、智能停车、环境监测等。其远距离、低功耗和高可靠性特性使得ChirpIoT非常适合这些需要广域覆盖和长时间运行的应用。

 

农业物联网：在农业物联网中，ChirpIoT技术可以用于土壤湿度监测、气象站数据采集、牲畜跟踪等应用。其远距离通信能力使得ChirpIoT能够覆盖广阔的农田和牧场。

 

工业物联网：ChirpIoT技术在工业物联网中的应用包括设备监控、资产跟踪、环境监测等。其高可靠性和抗干扰能力使得ChirpIoT能够在复杂的工业环境中稳定运行。

 

ChirpIoT扩频技术通过利用线性调频扩频实现远距离、低功耗和高可靠性的无线通信，适用于各种物联网应用场景。其优势在于远距离通信、低功耗、高可靠性和灵活性，但也面临频谱资源和标准化等挑战。随着技术的不断发展和应用的推广，ChirpIoT技术有望在未来的物联网领域发挥重要作用。