Das LoRa-Rückstreugerät bietet Kommunikation über große Entfernungen bei geringem Stromverbrauch

Mängel in der aktuellen drahtlosen Kommunikationstechnologie

Aktuelle drahtlose Kommunikationstechnologien bieten in der Regel nur eine von zwei Optionen: stromsparend, günstig, aber mit kurzer Reichweite oder leistungsstark, mit großer Reichweite, aber teuer. Es wurde ein Vergleich mit den aktiven Funktechnologien Wi-Fi, SigFox, Zigbee und LTE-M durchgeführt, die sich als deutlich teurer erwiesen (4 bis 6 US-Dollar pro Einheit) und auch einen viel höheren Strombedarf hatten. Obwohl alle oben genannten Geräte über Kommunikationsfähigkeiten über große Entfernungen verfügen, sind sie aufgrund ihrer Energie- und wirtschaftlichen Anforderungen weniger ideal für den groß angelegten Einsatz in eingebetteten Systemen. 

Intensivierung der Nutzung von Rückstreuung

Die Ambient-Backscatter-Technologie nutzt Funkfrequenzen, die bereits von anderen Geräten erzeugt werden, um ihren eigenen Strom zu erzeugen und ein Signal an andere Geräte zu reflektieren. Bei diesen Funksignalen kann es sich um WLAN-, Radio-, Fernseh- oder Mobilgerätesignale handeln. Dies hat den großen Vorteil, dass keine eingebaute oder physisch angeschlossene Stromquelle erforderlich oder von dieser abhängig ist und es sich außerdem um eine äußerst kostengünstige Lösung handelt.

Allerdings hat die Umgebungsrückstreuung auch einige Nachteile: Ihre Reichweite ist ziemlich begrenzt, sie kann unzuverlässig sein und bei medizinischen Anwendungen führt die Dämpfung von HF-Signalen durch den menschlichen Körper dazu, dass die Reichweite medizinischer oder tragbarer Geräte erheblich verringert wird. 

Daher wurde LoRa hinzugefügt, eine LPWAN-Spezifikation (Low-Power Wide-Area-Network), die kleinere Pakete mit geringerer Leistung sendet und eine größere Reichweite hat. Dies erhöht die erforderliche Empfindlichkeit, um die Rückstreutechnik über größere Entfernungen einsetzbar zu machen, indem eine kleine Stromquelle mit 9,25 Mikrowatt hinzugefügt wird. Die Empfindlichkeit wurde auf -149 dBm gesenkt, die Datenrate betrug 18 bis 37,5 kBit/s und die Stromversorgung erfolgte über eine Knopfzellenbatterie, eine gedruckte Batterie oder eine kleine Solarzelle.

LoRa1276-C1integriert den Semtech RF-Transceiver-Chip SX1276, der die LoRa-Spread-Spectrum-Modulations-Frequenzsprungtechnik anwendet. Aufgrund der großen Entfernung und der hohen Empfindlichkeit (-139 dBm) bietet dieses Modul eine bessere Leistung als FSK- und GFSK-Module. Multi-Signale beeinflussen sich gegenseitig nicht, auch nicht in Umgebungen mit Menschenansammlungen. Es verfügt über eine starke Anti-Interferenz-Leistung. Dieses Modul hat eine Leistung von 100 mW und ist extrem klein. Es wird häufig in AMR- und industriellen Fernsteuerungsbereichen eingesetzt.