Метрики LoRa#
RSSI (Received Signal Strength Indicator)#
Уровень принимаемого сигнала в dBm. Чем больше число (ближе к 0), тем сильнее сигнал. RSSI показывает силу сигнала, но не его пригодность к декодированию. Итоговое качество линка оцениваем по RSSI + SNR.
| RSSI | Сила сигнала | Что это значит |
|---|---|---|
| −30 до −50 dBm | Отлично | Очень близко, мощный сигнал. Возможна перегрузка LNA. |
| −50 до −80 dBm | Хорошо | Стабильная связь, большой запас по бюджету линии. |
| −80 до −100 dBm | Норма | Рабочий уровень для средних дистанций в городе. |
| −100 до −115 dBm | Слабый | Связь работает, но запас невелик. Без SF11+ рискованно. |
| −115 до −125 dBm | На грани | LoRa справляется только за счёт SF. Потери возможны. |
| < −130 dBm | Предел | Близко к чувствительности приёмника (SF12/BW125 ≈ −137 dBm). |
SNR (Signal-to-Noise Ratio)#
Отношение сигнал/шум в dB. LoRa декодирует даже при отрицательном SNR, но предел зависит от SF: чем выше SF, тем ниже допустимый SNR.
| SNR | Оценка | Что это значит |
|---|---|---|
| > +5 dB | Отлично | Сигнал чисто над шумом, идеальные условия. |
| 0 до +5 dB | Хорошо | Сигнал чётко выше шума, обычные городские условия. |
| −5 до 0 dB | Норма | Стандартный рабочий диапазон LoRa. |
| −10 до −5 dB | Слабый | Сигнал в шуме, декодируется за счёт SF. |
| −15 до −10 dB | На грани | SF10+ ещё работает, SF9 ниже −12.5 dB уже нет. |
| −17.5 до −15 dB | Предел | SF11SF11 у порога; уверенно тянет только SF12. |
| −20 до −17.5 dB | Только | SF12Декодирует только SF12, остальные SF за порогом. |
| < −20 dB | Предел | Ниже порога декодирования даже для SF12. |
Noise Floor#
Noise Floor – фоновый шум на входе приёмника без полезного сигнала, в dBm. Ожидаемый нижний уровень SX1262 (тепловой шум полосы + шум тракта, расчётный ориентир):
- BW250: ≈ −114 dBm
- BW125: ≈ −117 dBm
- BW62.5: ≈ −120 dBm
Типичные уровни (BW250):
- тихая точка (загород) −108…−113 dBm.
- Город: −100…−108 dBm.
- Шумно: −90…−100 dBm.
При BW125 / BW62.5 уровни будут на 3 / 6 dB ниже соответственно. Важно: сравнение noise floor имеет смысл только при одинаковом BW. Узкая полоса = ниже шум. CLI MeshCore: stats-radio (Serial only)
Spreading Factor#
Spreading Factor (SF) — устойчивость vs скорость. Выше SF = дальше, но медленнее.
Порог декодирования по SNR (datasheet, табл. 6-1, стр. 38):
- SF7: −7.5 dB
- SF8: −10 dB
- SF9: −12.5 dB
- SF10: −15 dB
- SF11: −17.5 dB
- SF12: −20 dB
+1 SF = +2.5 dB чувствительности, но ×2 airtime.
Чувствительность SX1262 (datasheet, табл. 3-8 «Receive Mode Specifications», стр. 19, RX Boosted, BW125):
- SF12: −137 dBm
- SF11: −134.5 dBm
- SF7: −124 dBm
Coding Rate (CR)#
Скорость кодирования — это, по сути, количество «дублирующей» информации (прямой коррекции ошибок), которое добавляется к полезным данным. Оно не делает сигнал дальнобойнее, но делает связь надёжнее при помехах — за счёт скорости передачи данных: чем выше скорость кодирования, тем медленнее передача.
Скорость кодирования определяет объём прямой коррекции ошибок (FEC), добавляемой к полезным данным. Более высокая скорость кодирования не увеличивает дальность действия, но повышает надёжность связи при наличии помех и уменьшает скорость передачи данных. LoRa может быть сконфигурирована для четырёх различных скоростей кодирования.
Скорость кодирования описывает соотношение фактических данных к добавленным данным с исправлением ошибок. При выборе важно учитывать: необходимо ли постоянно использовать высокую скорость кодирования с потерей скорости передачи, или в целом эффективнее смириться со случайной потерей пакета из-за помех.
Поскольку скорость кодирования не изменяет физические параметры модуляции, два (или более) трансивера LoRa, сконфигурированные с разной скоростью кодирования, по-прежнему могут декодировать сигналы друг друга. Это может быть полезно, если приёмник находится в зоне с высоким уровнем помех, а другой конец линии связи — нет: можно сконфигурировать приёмопередатчики с асимметричными скоростями кодирования и достичь оптимальных скоростей передачи, даже если уровни помех различаются.
Формулы для расчётов в полевых условиях#
Запас по чувствительности: RSSI − Sensitivity.
SF12/BW125 ≈ −137 dBm (паспорт), SF11/BW125 ≈ −134.5 dBm, SF7/BW125 ≈ −124 dBm.
Каждое уменьшение SF на 1 = +2.5 dB к порогу. На практике с учётом шума антенны и потерь тракта реальная чувствительность хуже на 3−7 dB.
Запас по SNR: SNR_фактический − SNR_порог_SF.
Запас > 5 dB = надёжная связь.
Free Space Path Loss: FSPL = 32.4 + 20·log(d_км) + 20·log(f_МГц). Для 868 МГц / 10 км ≈ 111 dB; / 20 км ≈ 117 dB. В городе +15-25 dB на препятствия.
На 433 МГц FSPL примерно на 6 dB меньше, чем на 868 МГц, но зона Френеля и размеры антенн больше.
Бюджет линии (с учётом потерь в тракте): TX_dBm + Gain_TX − Loss_TX − FSPL − Loss_препятствий + Gain_RX − Loss_RX = ожидаемый RSSI Loss_TX / Loss_RX — кабели, пигтейлы, переходники, плохие разъёмы и прочие потери. Без них расчёт получится слишком оптимистичным.
Правило +6 dB: каждые +6 dB к бюджету = ×2 дальности в свободном пространстве, ×1.4 в городе.
Куда копать, если связь плохая#
| Симптом | Вероятная причина | Что делать |
|---|---|---|
| RSSI хороший, SNR плохой | Шум/помеха на стороне приёмника | Проверить noise floor у себя, локальные помехи, перегруз входа, антенну/кабель |
| RSSI плохой, SNR норма | Далеко или препятствия | Поднять антенну, направить точнее, проверить просвет первой зоны Френеля |
| Оба плохие | Граница покрытия | Сменить точку установки, антенну, кабель или добавить промежуточный узел |
| RSSI похожий у обеих сторон | Тракт примерно симметричен | Проверить SNR / noise floor, если есть потери пакетов |
| Свой RSSI лучше, у клиента хуже | Клиент хуже принимает / ты хуже передаёшь | Проверить антенну, кабель, TX power и место установки у обеих сторон |
| Свой RSSI хуже, у клиента лучше | Ты хуже принимаешь / клиент хуже передаёт | Проверить твою антенну/кабель/место установки и TX power клиента |
| Noise floor выше −100 dBm | Локальные помехи у приёмника | SDR-обзор диапазона, искать источник помех |
Помни Пресет SF8 / BW62.5 (быстрый референс) • RSSI = сила сигнала, SNR = запас над шумом. Плохой RSSI при нормальном SNR — слабый, но чистый линк. Хороший RSSI при плохом SNR — искать шум/помеху у приёмника. • +6 dB к бюджету = ×2 дальности в свободном пространстве, ×1.4 в городе. • Высота антенны в городе ценнее усилителя. Метр вверх часто = +3-5 dB. • Связь работает по худшему направлению. Усиление только TX делает линк асимметричным. • Шум бьёт по SNR, не по RSSI. Разный RSSI по направлениям = асимметрия тракта.
- Держи запас по SNR хотя бы 5 dB над порогом своего SF. Для SF8 порог −10 dB, значит уверенно — лучше −5 dB.• SNR-порог декодирования: −10 dB (SF8).
- Ожидаемый noise floor: ≈ −120 dBm (на ~3 dB ниже BW125, на ~6 dB ниже BW250).
- Чувствительность: ориентировочно −130 dBm (SF8/BW125 ≈ −127 dBm + ~3 dB от сужения BW; точнее — datasheet, табл. 3-8, стр. 19).
- Целевой RSSI: > −115 dBm с запасом по SNR > +5 dB над порогом.
- Узкая полоса = больше airtime на пакет, но лучше чувствительность и устойчивость к шуму.
- Чувствительность: табл. 3-8, стр. 19
- SF/SNR: табл. 6-1, стр. 38
Авторство#
Составил: R3TAV Рецензент: @VoxMesh