RF pojmy a zkratky

868 MHz band

Frekvence 863--870 MHz používaná v Evropě. Vlnová délka λ ≈ 0.34 m

RSSI (Received Signal Strength Indicator)

RSSI udává pouze sílu signálu, neobsahuje informaci o šumu.
Jednotka dBm

Typické hodnoty:

RSSI       kvalita Signálu
---------- ------------------------
-40 dBm    extrémně silný
-70 dBm    silný
-90 dBm    použitelný
-110 dBm   špatný
-120 dBm   na hraně citlivosti

Reference https://en.wikipedia.org/wiki/Received_signal_strength_indicator

SNR (Signal to Noise Ratio)

SNR vyjadřuje o kolik je signál silnější v porovnání s úrovní šumu.
Jednotka dB

SNR = Signal − Noise

SNR      znamená
-------- ---------------------
+10 dB   velmi silný
0 dB     signál je rovný šumu
-10 dB   špatný
-20 dB   na hranici čitelnosti

LoRa umí pracovat se signálem pod hranicí šumu

Vztah mezi RSSI a SNR

Takzvaný NF NoiseFloor se počítá jako rozdíl mezi RSSI a SNR, tedy pokud je RSSI= -108dBm a SNR= 6dB tak NF je -114dBm

Typické hosnoty NF:

Prostředí            Noise floor
--------------    -------------
divočina                -120 dBm
malé město           -115 dBm
město                    -105 dBm
silné RF rušení      -95 dBm

Zarušení výrazně ovlivňuje efektivní komunikační vzdálenost

Rx citlivost LoRa protokolu

Citlivost závisí na:

spreading factor (SF)
bandwidth (BW)
coding rate (CR)

Vysoký SF zvětšuje komunikační vzdálenost, ale redukuje propustnost/rychlost komunikace.

Link Budget

Link budget udává maximum dovolené path loss.

tedy LinkBudget = TxPower + TxGain + RxGain − ReceiverSensitivity

Příklad: TxPower = 14 dBm TxGain = 3 dBi RxGain = 3 dBi ReceiverSensitivity = -137 dBm
LinkBudget je tedy 157 dB

Free Space Path Loss

Ztráta ve volném prostoru se počítá jako: FSPL = 20 log10(d) + 20 log10(f) + 32.44
Kde d je vzdálenost v km a f je frekvence v MHz

Příklad ztráty na vzdálenosti 10km

frekvence   FSPL
----------- ----------
169 MHz     \~98 dB
433 MHz     \~105 dB
868 MHz     \~112 dB

Nižší kmitočty se šíří ve volném prostoru lépe.

Výška antény a rádiový horizont

Přiblížný výpočet vychází takto vzdálenost = 3.57 × (√h1 + √h2)
Příklad node A=2m node B=20m horizont vachází 19km
Umístěním antény výše (zvýšením) umožňuje vzdálenější spojení vícew než zvýšení vysílacího výkonu.

Packet AirTime (čas ve vzduchu)

LoRa pakety obsazují kanál pourčitou měřitelnou dobu. Závisí to na:

SP sreading factor
BW šířce pásma
CR coding rate
PS payload size

Typický payload je 20B pro SF7, SF9 a SF12. Vyšší SF dramaticky zvyšuje AirTime.
Slot Time záleží na Symbol Time a ten se počítá jako Tsym = 2\^SF / BW
Příklad: pro SF9 a BW 125kHz je Tsym=4,096 ms
Slot time obsahuje čas pro detekci CAD, radio turnaround a procesní zpoždění. Typický Slot Time bývá kolem 18 ms.

Wiki