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最小频移键控（Minimum Shift Keying，MSK）是一种改变波载频率来传输信息的调制技术，即特殊的连续相位的频移键控 (CPFSK)。其最大频移为比特速率的1/4，即MSK是调制系数为0.5的连续相位的FSK。 高斯最小频移键控（Gaussian Filtered Minimum Shift Keying，GMSK）- GMSK是从MSK调制的基础上发展起来的一种数字调制方式，其特点是在数据流送交频率调制器前先通过一个Gauss滤波器（预调制滤波器）进行预调制滤波，以减小两个不同频率的载波切换时的跳变能量，使得在相同的数据传输速率时频道间距可以变得更紧密。由于数字信号在调制前进行了Gauss预调制滤波，调制信号在交越零点不但相位连续，而且平滑过滤，因此GMSK调制的信号频谱紧凑、误码特性好，在数字移动通信中得到了广泛使用，如广泛使用的GSM（Global System for Mobile communication）移动通信体制就是使用GMSK调制方式。
幅移键控（Amplitude Shift Keying，ASK）- 是通过载波的幅度变化来表示数字信号的一种幅度调制方式，根据信号的不同，调节正弦波的幅度。在一个ASK系统中，二进制符号1会通过一个固定幅度、固定频率的载波信号来表示。
开关键控（on-off keying，OOK）- 又名二进制振幅键控（2ASK），OOK是ASK调制的一个特例，把一个幅度取为0，另一个幅度为非0。
多进制频移键控（Multiple frequency-shift keying，MFSK）- 是一种可用多个不同的载波频率代表多种数字信息的调制方式。
BPSK (Binary Phase Shift Keying) - 二进制相移键控。是把模拟信号转换成数据值的转换方式之一，利用偏离相位的复数波浪组合来表现信息键控移相方式。
OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) - 即正交频分复用技术，由MCM（Multi-Carrier Modulation，多载波调制）发展而来。 实际上OFDM是MCM(Multi Carrier Modulation)，多载波调制的一种。通过频分复用实现高速串行数据的并行传输, 它具有较好的抗多径衰弱的能力，能够支持多用户接入。
直序扩频（Direct Sequence Spread Spectrum, DSSS）- 每个数字信息信号单元用伪随机数字序列方式发送，而该伪随机数字序列数字速率远远高于信息信号比特速率。调制载波的信号常通在信息信号中加伪随机数字信号而获得。
调频扩频（Frequency Hopping Spread Spectrum, FHSS） - 一种载波频率在短时间间隔内自动变化的扩频调制形式，它以伪随机方式从一组频率中选择载波频率，这组频率所占据的频带带宽远远大于发送信息所需要的带宽。频率变化的速率可以高于也可以低于信息信号的比特速率。 线性调频扩频（Chirp Spread Spectrum, CSS）- 有规则的脉冲序列。该序列中每个脉冲中的正弦载波是调频的，使得在每个脉冲持续时间内的瞬时频率在两个特定值之间线性变化。
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2.3 射频收发器
射频收发器是一个集发射器和接收器于一体的集成电路，主要应用于无线通信设备。两个或多个设备通过射频收发器进行发送和/或接受无线电信号进行通信。
射频收发器工作模式有半双工和全双工。半双工工作模式的射频收发器，其发射器和收发器连接到同一个天线，通过射频开关来设置是发送信号还是接受信号，发送信号时不能接受数据；全双工工作模式，发射器和接收器工作在不同的频率，在发送数据时可以同时接受数据。
2.4 无线模块
一个基本的射频模块应用系统通常包括：微控制器、接收器/发射器、晶振、巴伦、滤波、天线、射频开关等组成。如下图所示：
图 4 无线模块功能框图示例
微控制器和射频收发器有时会集成为一个SoC。
晶振是晶体振荡器，又称为石英晶体谐振器，提供本地振荡器和载波的参考频率。石英谐振晶体可分两大类：石英晶体和石英晶体振荡器。石英晶体是石英晶片加上电极与外壳封装，不含有源元件，需搭配外加电路才会产生振荡，称为无源晶振；石英晶体振荡器内含石英晶体与振荡电路的模组，需要电源，可直接产生振荡信号输出，称为有源晶振。
石英晶体振荡器有以下几种常见类型：
? TCXO - 温度补偿型（Temperature compensated crystal oscillator） ? OCXO - 恒温型（Oven-controlled crystal oscillator）
? VCXO - 电压控制型（Voltage-controlled crystal oscillator）
天线是一个无线通信系统非常重要的组成部分，用来发射和接受无线电波。天线一般在某一频率调谐，并在此谐振频率为中心的一段频带上有效。当天线的长度为无线电信号波长的1/4时，天线的发射和接收转换效率最高。影响天线性能的临界参数有很多，通常在天线设计过程中可以进行调整，如谐振频率、阻抗、增益、孔径或辐射方向图、极化、效率和带宽等。
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Balun中文名为巴伦，是英文Balance-unbalance（平衡-不平衡变换器）缩写的音译，是一种可以使平衡传送线路和不平衡传送线路之间相互变换的器件。
2.5 物联网系统应用
一个或多个无线收发器可以组建成各种拓扑结构的无线网络，这些无线网络通过网关或其他网络接入设备接入互联网，形成了物联网应用系统。一个简单的无线接入网络物联网应用系统示意图如下：
上面图示的物联网应用系统可大致分为感知控制、无线接入、网络连接、边缘计算和云计算五部分。 感知和控制，感知是对物理世界的量化、数字化，以便于在计算机和网络中进行处理。物理量的量化、数字化往往是由传感器来完成，传感器是能感受被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。微控制器（MCU）一般对传感器的转换与量化进行处理，微控制还可以控制执行器或设备。结合通信功能，感知和控制部分可以成为一个感知终端，能对物或环境进行信息采集和/或执行操作，并能进行联网进行通信。
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无线接入，是指基于远距离和近距离等无线接入技术，通过各种网络拓扑结构，组成星型、MESH，或混合型等各种物联无线网络。这部分无线接入主要是指非IP协议的无线网络。非IP协议的无线接入可分为蜂窝和非蜂窝无线网络接入。蜂窝网络是基于行政许可的在专用频段上的无线网络，主要以NB-IoT、eMTC等为主；非蜂窝网络则是工作在免行政许可的无线电频段上，也即所谓的免授权频段，免授权频段的无线电设备主要集中在微功率短距离无线电发射设备。低功耗广域网络（LPWAN）是近几年快速发展起来的无线网络，借助ISM或免授权频段实现了物联网规模化组网应用。 网络连接，网关是一个用无线接入网络与通信网络、不同类型网络之间的协议转换和互联互通的网络连接设备。在物联网的应用中，网关起到通信网络连接和协议转换的桥梁作用。 边缘计算，连接的增多带来数据的增长，这些数据需要计算处理，数据的计算并非都是到中心化的数据中心，往往是留在了互联网络边缘侧进行计算处理。 云计算，以数据中心为基础，凭借强大的计算能力，提供数据存储、数据计算、为用户提供软件服务和数据可视化等。
3 主要无线通信技术
3.1 LoRaWAN 3.1.1 简介
LoRa是Long Range的两个单词前字母的简写，是由法国格勒诺布尔的Cycleo公司开发的一种数字无线数据通信专利技术，2012年被美国Semtech公司所收购。LoRa能够以低功耗实现超远距离无线数据传输（农村地区超过10公里）。LoRa使用免许可的sub-1GHz频段，是构建低功耗物联网络的主流技术之一。
3.1.2 技术
LoRaWAN? 是一种低功耗广域网络（LPWAN）规范，适用于在地区、国家或全球网络中的电池供电的无线设备。LoRaWAN 以物联网的关键要求为目标，如安全的双向通讯、移动化和本地化服务。该标准提供智能设备间无缝的互操作性，不需要复杂的本地安装，给用户、开发者、企业以自由，使其在物联网中发挥作用。
LoRaWAN网络结构通常地布局为一个星型拓扑结构，其中网关是一个透传桥接，在终端设备和后台中央网络服务器之间转送讯息。网关通过标准IP连接连接到网络服务器，而终端设备使用无线通信单跳到一个或多个网关。所有终端节点通信一般都是双向的，但还支持诸如组播操作以实现软件空中升级（OTA）或其他大量信息分发以减少空中通信时间。
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终端设备和网关之间的通信以不同频道和数据速率传播。数据速率的选择需要在通信距离和通信时延间做一个权衡。由于扩频技术，不同数据速率的通信相互间不会干扰，并会创建一组“虚拟”通道，增加了网关的容量。LoRaWAN的数据速率范围从0.3kbps到50kbps。为最大限度地提升终端设备的电池寿命和整体网络容量，LoRaWAN网络服务器通过一种自适应数据速率（ADR）的方法分别为每个终端设备和RF输出管理数据。
针对物联网的全国范围的网络，如重要的基础设施、保密的个人数据或对安全通信有特殊需求的社会重要功能。这已通过几层的加密解决了。
? 唯一网络密钥（EU164），保证在网络层上的安全 ? 唯一应用密钥（EU164），保证在应用层上端到端的安全 ? 设备专用密钥（EUI128）
LoRaWAN分了几种不同类型的终端设备以解决反映在广泛应用中的不同需求：
? 普通列表项目双向通讯终端设备（A类）：A类的终端设备允许双向通信，因此每个
终端设备的上行链路传输跟着两个短的下行链路接受窗口。传输时隙由终端设备基于其自身的通讯需求安排，根据随机时基有一个小的变化（ALOHA类型协议）。对于在终端设备发送一个上行链路传输后，仅简短地要求服务器的下行链路通讯的应用来说，这种A类操作是功耗最低的终端设备的系统。在其他任何时间来自服务器的下行链路通讯必须等到下一个调度的上行链路通讯。
? 普通列表项目具备调度接受时隙的双向通讯终端设备（B类）：除A类随机的接受窗
口外，B类设备另外还在调度时打开了接受窗口。为使终端设备在调度时间上打开其接受窗口接受网关同步信标一次。这使得服务器知道终端设备什么时候在侦听。 ? 普通列表项目具备最大接受时隙的双向通讯终端设备（C类）：C类终端设备几乎是
连续地打开接受窗口，仅在发送时关闭。
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