Semtech 最新發(fā)布的第四代 LoRa 芯片 LR2021 帶來(lái)了 FLRC 高速模式和多頻段支持。對(duì)于正在使用 SX127x 或 SX126x 的用戶來(lái)說(shuō)，是否值得升級(jí)以及遷移成本如何是目前的主要重點(diǎn)。

在閱讀本文前你是否也有這樣的困惑

1. 有必要從 Gen1/Gen2/Gen3 升到 Gen4（LR2021）？提升點(diǎn)在哪？
2. 速率上限到底提高多少（LoRa/FLRC/FSK）？能否支持圖傳/音頻/更大包？
3. 更高速率下覆蓋距離和穿透能力即 Link Budget 會(huì)縮水嗎？
4. 關(guān)于功耗，RX/睡眠/發(fā)射電流有變化嗎？
5. Sub-GHz + 2.4GHz + S-band（衛(wèi)星）到底怎么用？我是不是必須用衛(wèi)星？
6. 新芯片還能連舊的 LoRaWAN 基站嗎，能和老款 LoRa 設(shè)備通信嗎？
7. Sidewalk 或 Wi-SUN FSK 等協(xié)議是芯片原生支持還是需要自己開發(fā)協(xié)議棧？
8. 前端/天線/晶振（TCXO 是否可省）/PCB 面積/BOM 成本怎么變化？
9. 是自己貼芯片，還是直接買 LoRa2021 模塊如 G-NiceRF 更穩(wěn)妥？
10. 遷移成本，老代碼能復(fù)用嗎，軟件驅(qū)動(dòng)和寄存器改動(dòng)大不大？

摘要與落地建議

在深入技術(shù)細(xì)節(jié)之前，我們需要先明確 LR2021 Gen4 的核心價(jià)值。這款芯片最大的賣點(diǎn)在于引入了更高速率的 FLRC 調(diào)制，最高可達(dá) 2.6 Mbps，同時(shí)提升了傳統(tǒng) LoRa 的速率至 125 kbps。此外，它強(qiáng)調(diào)了多 PHY 和多協(xié)議兼容性，并具備 Sub-GHz、2.4 GHz 以及 S-band 的多頻段能力。

如果你需要快速落地項(xiàng)目，可以直接參考 G-NiceRF 的 LoRa2021 模塊參數(shù)。該模塊支持 1.8 V 至 3.6 V 電壓，睡眠電流不高于 2 μA。在接收功耗方面，Sub-GHz 頻段下 RX 電流小于 6 mA，而 2.4 GHz 頻段下小于 7 mA。對(duì)于發(fā)射功耗，在 433 MHz 頻段下電流小于 110 mA。其 FLRC 模式最高支持 2.6 Mbps，在 Sub-GHz 頻段下，靈敏度可達(dá) -143dBm（在 BW 62.5 kHz 和 SF12 條件下）。

同口徑對(duì)比

在對(duì)比不同代際芯片時(shí)，經(jīng)常會(huì)遇到參數(shù)口徑不一致的問(wèn)題。為了避免“拿蘋果比橘子”的錯(cuò)誤，我們?cè)趯?duì)比靈敏度、速率和功耗時(shí)必須設(shè)定嚴(yán)格的條件。

關(guān)于靈敏度，我們不能只看數(shù)據(jù)手冊(cè)首頁(yè)的極限值。必須關(guān)注具體的擴(kuò)頻因子（SF）和帶寬（BW）。例如，-148 dBm 往往是在極低速率下的理論值，而工程上更應(yīng)關(guān)注 SF12 配合 125 kHz 或 62.5 kHz 帶寬時(shí)的表現(xiàn)。

關(guān)于速率，必須區(qū)分 LoRa 速率與 FLRC 或 FSK 速率。很多芯片宣稱的“最高 300 kbps”或“2.6 Mbps”通常是指 FSK 或 FLRC 模式，而非 LoRa 調(diào)制。

關(guān)于功耗，我們需要分別對(duì)比睡眠電流（Sleep）、接收電流（RX）以及特定功率檔位下的發(fā)射電流（TX）。只有在相同的工作模式下對(duì)比，才能客觀評(píng)價(jià)電池壽命的影響。

Semtech LoRa IP 代際演進(jìn)路線

（Semtech LoRa 芯片四代技術(shù)演進(jìn)路線圖，展示了從 Gen 1 (SX1276)、Gen 2 (SX1262)、Gen 3 (LR1121) 到 Gen 4 (LR2021) 的升級(jí)歷程，強(qiáng)調(diào)了向更高速率 (FLRC)、多協(xié)議支持及簡(jiǎn)化 BOM 成本的發(fā)展方向 。）

為了方便大家對(duì)比，我們按照 Semtech 官方口徑將 LoRa IP 分為四代。

Gen1 第一代
以 SX1272、SX1276、SX1278和 SX1279為代表。這是最經(jīng)典的 LoRa 芯片，廣泛應(yīng)用于早期的物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目。

Gen2 第二代
以 SX1261、SX1262、SX1268、LLCC68為代表。主要改進(jìn)了低功耗性能，目前已經(jīng)成為市場(chǎng)上的替換主力。另外，還有支持 FLRC 的 2.4GHz SX1280/SX1281系列。

Gen3 第三代
以 LR1110、LR1120、LR1121 為代表。這一代的特點(diǎn)是增強(qiáng)了多頻段和衛(wèi)星通信能力，并在部分型號(hào)中加入衛(wèi)星鏈路能力，適合全球部署的復(fù)雜場(chǎng)景。

Gen4 第四代
即最新的 LR2021。官方稱之為 LoRa Plus，它在繼承前幾代 LoRa IP 的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)引入了高速率 FLRC 和更強(qiáng)的多協(xié)議支持。

核心參數(shù)對(duì)比

下表匯總了四代芯片的關(guān)鍵指標(biāo)，幫助大家快速查閱。

分代詳解與工程痛點(diǎn)分析

Gen1 SX1276

SX1276作為第一代產(chǎn)品，解決了遠(yuǎn)距離通信的基本問(wèn)題，成為事實(shí)上的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。它的靈敏度是-148 dBm，并集成了 +20 dBm 的功率放大器，最大鏈路預(yù)算可達(dá) 168 dB。雖然它的可編程速率可達(dá) 300 kbps，但這主要是指 FSK 模式。

隨著技術(shù)發(fā)展，Gen1 在功耗控制和集成度上開始顯得吃力。許多新項(xiàng)目不再將其作為首選，但在維護(hù)老舊系統(tǒng)時(shí)，它依然有存在的價(jià)值。需要注意，不要把它的極限靈敏度誤認(rèn)為是工程上 SF12 配合 125 kHz 帶寬時(shí)的可實(shí)現(xiàn)指標(biāo)。

Gen2 SX1262

對(duì)于只需要 Sub-GHz LoRa 的應(yīng)用，Gen2 提供了更優(yōu)的選擇。sx1262的接收電流降低到了 4.6 mA，發(fā)射功率提升至 +22 dBm，最大鏈路預(yù)算達(dá)到了 170 dB。在同等條件下，它的功耗表現(xiàn)遠(yuǎn)優(yōu)于 Gen1。

工程落地時(shí)，從 Gen1 遷移到 Gen2 需要注意軟件和硬件的變更。SPI 驅(qū)動(dòng)方式有所改變，射頻前端電路也需要調(diào)整。如果你的應(yīng)用對(duì)電池壽命敏感且不需要極高速率，SX1262 目前仍然是性價(jià)比極高的選擇。

Gen3 LR1121

Gen3 代表了 Semtech 向多頻段和衛(wèi)星通信領(lǐng)域的拓展。LR1121覆蓋了 150 MHz 到 960 MHz 的 Sub-GHz 頻段，同時(shí)支持 2.4 GHz 以及 S-band 和 L-band 衛(wèi)星頻段。

對(duì)于普通用戶，是否需要 Gen3 取決于你是否真的需要衛(wèi)星連接或全球頻段覆蓋。如果你的產(chǎn)品只需在特定地區(qū)的地面網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行，Gen3 的系統(tǒng)復(fù)雜度可能會(huì)帶來(lái)不必要的成本。

Gen4 LR2021

LR2021被稱為“LoRa Plus”，它的核心在于解決了 LoRa 傳輸速率低的痛點(diǎn)。Semtech 官方資料顯示 LR2021 支持 Sub-GHz、2.4 GHz ISM 和授權(quán)的 S-band 頻段，并向后兼容以保證 LoRaWAN 的生態(tài)。

最引人注目的是 FLRC 模式，速率最高可達(dá) 2.6 Mbps，LoRa 模式也提升到了 125 kbps。相比SX1262在 Sub-GHz 頻段的靈敏度提升了 4.5 dB，并增加了對(duì)頻率偏差的容忍度。這意味著它不僅能傳得更遠(yuǎn)，還能傳得更快。

LR1121 vs LR2021

與上一代 LR1121 模塊相比，它在第三代芯片 LR1121 的基礎(chǔ)上進(jìn)行了多項(xiàng)重要升級(jí)。比如 引入了快速遠(yuǎn)程通信（FLRC）調(diào)制技術(shù)，讓它的最高傳輸速率達(dá)到了 2.6 Mbps，而且 LoRa 調(diào)制的速率上限也提高到了 125 kbps。相比之下，上一代的 LR1121 等芯片更側(cè)重于傳統(tǒng)的 LoRa 和 (G)FSK 調(diào)制，無(wú)法提供這種高速率的物理層能力。

在接收性能方面，LR2021 在 sub-GHz 頻段的靈敏度達(dá)到了 -141.5 dBm（@LoRa 125 kHz），這一指標(biāo)優(yōu)于 LR1121 的 -141 dBm，并且這種高性能是在更簡(jiǎn)單的 Direct-Tie（直接連接） 架構(gòu)下實(shí)現(xiàn)的。此外，LR2021 支持高達(dá) +/- 33% 帶寬（BW） 的偏移，而 LR1121 等前幾代芯片通常限制在 +/- 25% BW。同時(shí)，LR2021 的相位噪聲表現(xiàn)也很好，在滿足日本 ARIB 等嚴(yán)格的區(qū)域法規(guī)時(shí)，不需要像以前那樣降低發(fā)射功率或者增加昂貴的濾波器。

在功耗管理和信道監(jiān)聽(tīng)方面，LR2021 增加了快速信道活動(dòng)檢測(cè)（Fast CAD） 功能，通過(guò)自適應(yīng)閾值機(jī)制大幅縮短了檢測(cè)時(shí)間。把平均檢測(cè)時(shí)長(zhǎng)從約 5 個(gè)符號(hào)減少到了 1.5 個(gè)符號(hào)，因此在“先聽(tīng)后發(fā)”（LBT）的應(yīng)用場(chǎng)景中可以將功耗降低大約 70%。另外，LR2021 還支持多擴(kuò)頻因子并行檢測(cè)（Multi-SF CAD），能同時(shí)偵聽(tīng)最多 4 個(gè)不同的擴(kuò)頻因子，這大大提高了信號(hào)捕獲的效率。

為了提高在惡劣射頻環(huán)境下的抗干擾能力，LR2021 加入了全新的卷積編碼方案（CR8 和 CR9），并結(jié)合了長(zhǎng)交織技術(shù)。這增強(qiáng)了設(shè)備對(duì)快速衰落（Fast Fading） 和突發(fā)干擾的抵抗力，確保了長(zhǎng)距離通信的穩(wěn)定性。最后，芯片內(nèi)部集成了高效率的 SIMO（單輸入多輸出）DC-DC 轉(zhuǎn)換器，其效率超過(guò) 85%，在維持 +22 dBm 高功率發(fā)射的同時(shí)提供了更好的電池壽命。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，如果把 LR1121 比作一個(gè)探險(xiǎn)家，那么 LR2021 就像是給這位探險(xiǎn)家換上了更快的跑鞋（FLRC 2.6 Mbps）、更敏銳的耳朵（更強(qiáng)的頻偏容忍度） 和更強(qiáng)的耐力（Fast CAD），讓他能在更復(fù)雜的荒野中跑得更久且更可靠。

從芯片到模塊的落地抉擇

選擇模塊還是自行設(shè)計(jì)

在實(shí)際產(chǎn)品開發(fā)中，直接使用模塊通常比自行貼片更劃算。射頻設(shè)計(jì)涉及到復(fù)雜的阻抗匹配、諧波濾除和電磁兼容問(wèn)題。自行設(shè)計(jì)不僅延長(zhǎng)了開發(fā)周期，還面臨生產(chǎn)一致性和 ESD 防護(hù)的風(fēng)險(xiǎn)。

G-NiceRF 的 LoRa2021模塊已經(jīng)提供了典型應(yīng)用電路、引腳定義和機(jī)械尺寸，并提供了演示代碼。為開發(fā)者節(jié)省了大量的底層調(diào)試時(shí)間，確保了硬件層面的穩(wěn)定性。

LoRa2021 模塊關(guān)鍵參數(shù)表

（思為無(wú)線研發(fā)的 LoRa2021 無(wú)線通信模塊正視圖，采用便于貼片的郵票孔封裝設(shè)計(jì) 。）

為了方便選型，我們整理了 LoRa2021 模塊的核心參數(shù)。

遷移服務(wù)

（思為無(wú)線 真實(shí)應(yīng)用案例時(shí)間軸，涵蓋 2015 年湖南衛(wèi)視、央視春晚機(jī)器人、2019 年武漢軍運(yùn)會(huì)、2021 年建黨百年慶典、2024 年國(guó)家電網(wǎng)全雙工音頻模塊，以及 2025 年 LoRa1120 與 LoRa1121 系列量產(chǎn)全球上市。）

思為無(wú)線 為從舊一代升級(jí)到 LR2021的用戶提供全方位的技術(shù)支持服務(wù)。LoRa 技術(shù)的穩(wěn)定性已在許多大型項(xiàng)目中得到了驗(yàn)證。比如在 2015 年湖南衛(wèi)視《全員加速中》的大規(guī)模復(fù)雜場(chǎng)景應(yīng)用。在 2016 年和 2018 年的央視春晚中，為機(jī)器人通信提供了支持。在 2019 年武漢世界軍人運(yùn)動(dòng)會(huì)以及 2021 年建黨百年慶典的現(xiàn)場(chǎng)承擔(dān)了現(xiàn)場(chǎng)通信保障。到 2024 年，該技術(shù)已經(jīng)在國(guó)家電網(wǎng)全雙工音頻模塊中實(shí)現(xiàn)了批量部署。

除了模塊供應(yīng)，思為無(wú)線 還提供包括智能天線在內(nèi)的配套產(chǎn)品。服務(wù)涵蓋了 ODM/OEM 定制、多級(jí) MESH 組網(wǎng)協(xié)議以及 OTA 空中升級(jí)等全棧增值方案。

場(chǎng)景化選型

為了幫助大家做最終決定，我們總結(jié)了幾個(gè)典型場(chǎng)景。

如果你需要低速小包與極長(zhǎng)續(xù)航，且只在 Sub-GHz 頻段工作，Gen2 SX1262 依然是極佳的選擇。它的接收電流極低，生態(tài)成熟，成本也相對(duì)較低。

如果你需要更高吞吐量，例如傳輸?shù)头直媛蕡D片、音頻片段，或者需要更大的數(shù)據(jù)包，那么 LR2021 是不二之選。它的 FLRC 模式提供了傳統(tǒng) LoRa 無(wú)法企及的帶寬。

如果你需要衛(wèi)星通信或全球部署，那么應(yīng)重點(diǎn)考慮 LR1121或 LR2021。它們的多頻段能力可以簡(jiǎn)化 SKU 管理，適應(yīng)不同國(guó)家的頻段法規(guī)。

FAQ

LR2021使用 FLRC 高速模式（2.6 Mbps），Link Budget（鏈路預(yù)算）會(huì)下降嗎？

會(huì)的，高速模式為了速率，通常要用更高的有效帶寬/更高的符號(hào)速率，等效噪聲更大、糾錯(cuò)增益更小，因此接收靈敏度會(huì)明顯變差，鏈路預(yù)算隨之下降。

LoRa（sub-GHz）的靈敏度可到 -141.5 dBm（SF12/125 kHz），

FLRC（sub-GHz）在更高速率點(diǎn)，靈敏度為 -101.5 dBm（1.95 Mbps），

用“鏈路預(yù)算 = Tx 功率 ? Rx 靈敏度”粗算：

LoRa：22 ? (?141.5) ≈ 163.5 dB

FLRC：22 ? (?101.5) ≈ 123.5 dB

差了約 40 dB。

LR2021芯片提高了頻偏容忍度，是不是不需要加入 TCXO？

在常溫環(huán)境、并使用標(biāo)準(zhǔn)或較寬的帶寬時(shí)，通?？梢允褂闷胀ňд?。

但如果設(shè)備需要在極端溫度下工作、使用窄帶通信、高精度要求應(yīng)用，或作為主設(shè)備/網(wǎng)關(guān)使用，則仍然建議或必須使用 TCXO。

LR2021的 Sidewalk、Wi-SUN、Thread 是芯片“自帶”的嗎？

不是。LR2021 只提供這些協(xié)議需要的底層收發(fā)能力（PHY/調(diào)制），并不包含完整的協(xié)議棧。

它可以兼容 Amazon Sidewalk、Wi-SUN、Z-Wave 等，但需要和第三方或主控 MCU 的協(xié)議棧一起使用。 所以，LR2021 更像是一個(gè)支持多種調(diào)制的射頻收發(fā)器，而不是自帶完整網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的 SoC。

從 SX1262 遷移到 LR2021 ，老代碼能復(fù)用嗎？

應(yīng)用層/業(yè)務(wù)邏輯層：大部分可以繼續(xù)用，比如傳感器采集、數(shù)據(jù)編碼、功耗策略、任務(wù)調(diào)度等，不會(huì)因?yàn)樾酒?jí)而需要重寫。

射頻驅(qū)動(dòng)層/寄存器接口：通常不能直接復(fù)用，需要改造或替換驅(qū)動(dòng)。LR2021 的命令格式和 SX1262 不一樣，如果你現(xiàn)有工程是直接基于 SX1262 的命令集/驅(qū)動(dòng)寫的（或深度綁定某個(gè) SX126x driver），遷移到 LR2021 時(shí)至少要做“驅(qū)動(dòng)適配層”重寫。

LoRaWAN 協(xié)議棧：要看你用哪套棧。即使LoRaWAN邏輯能復(fù)用，也要準(zhǔn)備好更換/移植 radio driver 適配層的工作。

LR2021 能連舊的 LoRaWAN 網(wǎng)關(guān)嗎？

大多數(shù)情況下可以，因?yàn)樗嫒輼?biāo)準(zhǔn)的 LoRa/LoRaWAN 空口。

但要注意兩點(diǎn)：

1. 調(diào)制方式要對(duì)，如果用 FLRC 2.6 Mbps 這種非 LoRaWAN 的模式，舊網(wǎng)關(guān)是收不到的。
2. 頻段要對(duì)，舊網(wǎng)關(guān)一般只支持 sub-GHz（如 EU868/US915/AS923），不支持 2.4GHz。只要終端發(fā)射參數(shù)符合對(duì)應(yīng)區(qū)域的 LoRaWAN 規(guī)范，就能正常連接。

附錄

關(guān)鍵名詞解釋

• FLRC(Fast Long Range Communication)
  這是LR2021 最核心的特征。FLRC 并非傳統(tǒng)的 LoRa 擴(kuò)頻調(diào)制，而是一種結(jié)合了 GMSK 調(diào)制、前向糾錯(cuò)（FEC）和交織技術(shù)的高速物理層方案。它讓無(wú)線傳輸速率直接從 Kbps 級(jí)別躍升至 2.6 Mbps。
• Link Budget (鏈路預(yù)算)
  這是決定設(shè)備“能傳多遠(yuǎn)”的工程核心指標(biāo)。計(jì)算公式為：鏈路預(yù)算 = 發(fā)射功率 - 接收靈敏度。
• Fast CAD (快速信道活動(dòng)檢測(cè))
  這是LR2021實(shí)現(xiàn)極致低功耗監(jiān)聽(tīng)的核心機(jī)制。CAD 用于在不完全進(jìn)入接收模式的情況下探測(cè)信道是否有信號(hào)。LR2021 的快速 CAD 通過(guò)自適應(yīng)閾值，將平均檢測(cè)時(shí)長(zhǎng)從約 5 個(gè)符號(hào)縮短至 1.5 個(gè)符號(hào)。
• Direct-Tie (直接連接架構(gòu))
  這是硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化與 BOM 成本優(yōu)化的關(guān)鍵。是一種無(wú)外部射頻開關(guān)的匹配電路設(shè)計(jì)。它允許功率放大器（PA）和低噪聲放大器（LNA）直接通過(guò)無(wú)源匹配網(wǎng)絡(luò)連接到天線，而不需要昂貴的外部切換芯片。
• Convolutional Coding (卷積編碼 - CR8/CR9)
  這是針對(duì)復(fù)雜、惡劣環(huán)境的可靠性保障。是LR2021新增的一種前向糾錯(cuò)（FEC）方案。CR8 為 2/3 碼率，CR9 為 1/2 碼率。它通過(guò)將數(shù)據(jù)信息分布在多個(gè)相鄰的符號(hào)中，提供重疊保護(hù)。