二代LoRa模組CAD檢測(cè)常見(jiàn)異常處理

在使用LoRa模組的過(guò)程中，對(duì)于依賴電池供電的設(shè)備而言，載波活動(dòng)檢測(cè)（CAD）是極為重要的。然而，在實(shí)際應(yīng)用CAD檢測(cè)時(shí)，用戶可能會(huì)遭遇若干典型的問(wèn)題。本文旨在對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行詳細(xì)解析，以期幫助模組用戶更加高效且準(zhǔn)確地運(yùn)用CAD檢測(cè)功能。

過(guò)程

01

喚醒包

喚醒包就是一個(gè)數(shù)據(jù)包，只是和普通的數(shù)據(jù)包有些差異。

如下是一個(gè)普通數(shù)據(jù)包的配置：

G_LoRaConfig.PreambleLength = 0x0008; //前導(dǎo)碼長(zhǎng)度
G_LoRaConfig.PayloadLength = 190; //數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度

即該普通數(shù)據(jù)包的前導(dǎo)碼長(zhǎng)度為8，數(shù)包長(zhǎng)度為190。
把這個(gè)普通數(shù)據(jù)包的配置改一下，如下：

G_LoRaConfig.PreambleLength = 0x00FF; //前導(dǎo)碼長(zhǎng)度
G_LoRaConfig.PayloadLength = 4; //數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度

即該普通數(shù)據(jù)包的前導(dǎo)碼長(zhǎng)度為255，數(shù)包長(zhǎng)度為4。這也是一個(gè)數(shù)據(jù)包，但是這個(gè)數(shù)據(jù)包就可以作為喚醒包了。

所以需要知道喚醒包就是一個(gè)數(shù)據(jù)包，只是和常規(guī)的數(shù)據(jù)包的差別是喚醒包的前導(dǎo)碼長(zhǎng)度很長(zhǎng)有效數(shù)據(jù)負(fù)載部分很短，而普通數(shù)據(jù)包的前導(dǎo)碼長(zhǎng)度很短有效數(shù)據(jù)負(fù)載部分可以長(zhǎng)些也可以短些。

02

接收端CAD檢測(cè)時(shí)檢測(cè)的不只是前導(dǎo)碼

接收端CAD檢測(cè)時(shí)檢測(cè)的是LoRa信號(hào)，而不是只檢測(cè)前導(dǎo)碼。

先看發(fā)送端的數(shù)據(jù)包配置：

G_LoRaConfig.PreambleLength = 0x0008; //前導(dǎo)碼長(zhǎng)度

G_LoRaConfig.PayloadLength = 190; //數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度

發(fā)送的是一個(gè)普通數(shù)據(jù)包。

前導(dǎo)碼長(zhǎng)度為8，數(shù)據(jù)負(fù)載長(zhǎng)度為190，每1.35秒發(fā)射一次（MX_TIM3_Init_Ms(1350);//定時(shí)器初始化）

電流波形如下：

可見(jiàn)：數(shù)據(jù)包占用時(shí)長(zhǎng)約1300秒，中間空余時(shí)間約50ms。

然后再看在發(fā)送端沒(méi)有開(kāi)啟時(shí)接收端的CAD檢測(cè)的配置：每給檢測(cè)周期大概155ms，每個(gè)周期中睡眠時(shí)間大概100ms，檢測(cè)窗口大概35ms。

然后把發(fā)送端上電，在看接收端，給檢測(cè)周期大概155ms，每個(gè)周期中睡眠時(shí)間大概100ms，檢測(cè)窗口大概35ms，和沒(méi)啟動(dòng)發(fā)送端時(shí)基本相同。

按照如如上測(cè)試結(jié)果，如果接收端CAD檢測(cè)時(shí)只檢測(cè)的是前導(dǎo)碼，則CAD每次檢測(cè)中CADDONE和CADACTIVITY的比值將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于1（比如50：1），如果CAD檢測(cè)時(shí)檢測(cè)的是LoRa信號(hào)，則CADDONE和CADACTIVITY的比值將非常接近大1（比如50：49），實(shí)測(cè)時(shí)如下圖（141：140），非常接近于1。所以這就可以回答使用者的一個(gè)疑問(wèn)，就是CAD檢測(cè)時(shí)檢測(cè)的確實(shí)時(shí)LoRa信號(hào)，而不是只檢測(cè)前導(dǎo)碼。

03

CADDONE和CADACTIVITY的觸發(fā)關(guān)系

每次啟動(dòng)CAD檢測(cè)后，CADDONE中斷一定會(huì)觸發(fā)，該中斷表示CAD檢測(cè)完畢了，但是是否檢測(cè)到了LoRa信號(hào)無(wú)法確定。

是否檢測(cè)到了LoRa信號(hào)了還要看CADACTIVITY是否被觸發(fā)了，如果CADACTIVITY也被觸發(fā)了，才說(shuō)明確實(shí)檢測(cè)到了LoRa信號(hào)。

就是說(shuō)CADDONE中斷產(chǎn)生了CADACTIVITY中斷未必產(chǎn)生，但是我們的例程中如果CADACTIVITY中斷產(chǎn)生了則CADDONE中斷一定會(huì)產(chǎn)生。

這里只需要看下如下了一個(gè)有問(wèn)題大代碼，就清楚了，如下是應(yīng)用中的一個(gè)錯(cuò)誤。

如上這段代碼跑起來(lái)的話，會(huì)有一個(gè)現(xiàn)象：每次啟動(dòng)CAD檢測(cè)后，CADDONE中斷總能檢測(cè)到，但是CADACTIVITY中斷永遠(yuǎn)檢測(cè)不到。

這里錯(cuò)誤的原因是使用的是使用了如下邏輯：

if( xxxx)

{xxxx}

else if(判斷CADDONE)

{xxxx}

else if(判斷CADACTIVITY)

{xxxx}

如上邏輯錯(cuò)誤的地方就是沒(méi)有理解清楚如上說(shuō)的CADDONE和CADACTIVITY的觸發(fā)關(guān)系。

正確的邏輯應(yīng)該是：

if( xxxx)

{xxxx}

if(判斷CADDONE)

{

if(判斷CADACTIVITY)

{xxxx}

}

04

CADACTIVITY誤檢測(cè)

實(shí)際使用中，常常會(huì)發(fā)現(xiàn)主機(jī)端沒(méi)有上電或者沒(méi)有發(fā)送喚醒包，但是從機(jī)端依然會(huì)觸發(fā)CADACTIVITY標(biāo)志。

這種現(xiàn)象常常被稱作誤檢測(cè)。

例如用我司的實(shí)例代碼的配置直接測(cè)試如上代碼，并且關(guān)閉發(fā)送端，此時(shí)誤檢測(cè)率達(dá)到20%（如下圖41：202）

改善誤檢測(cè)的方法主要有如下：

（1）換個(gè)頻點(diǎn)

（2）改變參數(shù)配置中的極性參數(shù)：

G_LoRaConfig.InvertIQ = LORA_IQ_NORMAL; //IQ信號(hào)格式，

LORA_IQ_NORMAL：標(biāo)準(zhǔn)模式，

LORA_IQ_INVERTED：反轉(zhuǎn)模式；

（3）改用等效波特率更高的參數(shù)配置

（4）最顯著的是改變CAD檢測(cè)的符號(hào)個(gè)數(shù)

比如如上測(cè)到的誤檢測(cè)率達(dá)到20%（如下圖41：202）就是在該值使用2時(shí)的結(jié)果，該值越大越不容易產(chǎn)生誤檢測(cè)。

如下把改制改成8。

再做如上測(cè)試的結(jié)果如下：

誤檢測(cè)率降低為0.43%（2：462）。需要說(shuō)明的是該值用的的比較小的話（比如使用1或者2等），想把誤檢測(cè)率降低到1%以下是不太現(xiàn)實(shí)的。

該值使用比較大的值的話可以降低誤檢測(cè)率，但是檢測(cè)窗口時(shí)間長(zhǎng)度就會(huì)加大。所以這里只能平衡的考慮選用那個(gè)值。

05

喚醒包和常規(guī)數(shù)據(jù)包的切換

結(jié)論

1、喚醒包就是比較特殊的數(shù)據(jù)包。
2、接收端CAD檢測(cè)時(shí)檢測(cè)的是LoRa信號(hào)，而不是只檢測(cè)前導(dǎo)碼。
3、CADDONE中斷產(chǎn)生了CADACTIVITY中斷未必產(chǎn)生，但是我們的例程中如果CADACTIVITY中斷產(chǎn)生了則CADDONE中斷一定會(huì)產(chǎn)生。
4、處理CADDONE中斷和CADACTIVITY中斷的軟件邏輯注意不要錯(cuò)誤。

5、CADACTIVITY誤檢測(cè)要想明顯降低需要CAD檢測(cè)窗口時(shí)間長(zhǎng)度做一定的犧牲。