LORA и SF

Здравствуйте, товарищи.
Вопрос чисто теоретический для людей практикующих :))

Есть радиомодули LORA. Собственно не важно на какой частоте. Ширина канала 125кГц. Можно выбрать SF (spreading factor) от 7 до 12.
FS7 более скоростной. Но скорость мне как-то не особо важна. Меня интересует радиус.
Так вот собственно вопрос, кто юзал на практике модули, в реальных условиях:
Насколько сильно SF влияет на радиус?
Опять же теоретически, модули будут использоваться вдали от цивилизации (минимальное влияние помех). Поскольку до ближайшего леса у нас трамваи не ходят, хотелось бы услышать пока опыт других людей.
Если не сложно, то поделитесь практическими мыслЯми.

Последний раз редактировалось dokoff Сб окт 23, 2021 15:11:47, всего редактировалось 1 раз.

dokoff писал(а):

Насколько сильно FS влияет на радиус?

Есть при распространении радиоволн такой неприятный эффект, который называется многолучевым распространением. Он вызывает пространственную интерференцию и, как следствие, практически нулевые замирания даже при небольших расстояниях. Тогда от мощности/типа модуляции/полосы канала связи ничего не зависит. Там просто НЕТ СИГНАЛА. Это радиотень.
Вопрос решается распределенной системой антенн. Но это относительно громоздкий метод.

КРАМ, спасибо. Но меня, по факту, интересует все же относительная разница между SF7 и SF12, а не в целом подводные камни распространения радиоволн.
Пожалуй стоит добавить, что меня не интересует плотное покрытие "без тени", "дыр", "ям" и прочего. Точнее такой задачи не стоит. :beer:

Ну и еще позволю добавить в общем. Тестировал модули 868мГц, 50мВт, LORA. Ант. штырь четверть. В условиях "квартиры". Передатчик валялся на столе в глубине квартиры. Я с 17го этажа спустился по лестнице до 3го, практически без потерь пакетов. Что меня крайне впечатлило. Это было на SF12. Т.е. "проникаемость" сигнала однозначно конек LORA. И тут сразу очевидно преимущество SF12 над SF7... этак на этажей 5-6. В городских условиях. А вот будет ли это значительное преимущество "на открытом воздухе", вдали от помех - вот в чем суть моего вопроса. Ибо SF12 жрет энергию как не в себя (за счет временного увеличения сеанса).

Последний раз редактировалось dokoff Сб окт 23, 2021 12:59:05, всего редактировалось 1 раз.

Чем уже полоса, тем ниже шум. Для некорреляционных методов приема (именно так в LoRa) это правило соблюдается. То есть замедление скорости передачи приводит к большей дальности.

КРАМ, полоса и там и там одинаковая - 125. Про скорость тоже понятно. Вопрос сохранит ли ощутимое преимущество SF12 над SF7 вне городских условий, в чистом поле.

Нет, так не бывает. Чем ниже скорость, тем уже полоса СИГНАЛА. Для сквозной обработки, естественно. Выделенная полоса может быть любой.
Никто адекватных данных для "загородного чистого поля " вам не даст. Точнее, такого рода данные повторить на практике невозможно.

КРАМ, товарищ.... SF7 от SF12 отличается условно длительностью 1й и 0й. Сигнал "растягивается" во времени.
Ну есть второй вариант - я вообще не понимаю что такое LORA.
SF7/62.5кГц = 2169 бод
SF12/62.5кГц = 91 бод
SF7/125кГц = 4338 бод
SF12/125кГц = 183 бод...
Рабочая (фактическая) полоса при SF7/125кГц и SF12/125кГц будет равной. Увеличивается лишь время передачи.

КРАМ писал(а):

Никто адекватных данных для "загородного чистого поля " вам не даст. Точнее, такого рода данные повторить на практике невозможно.

Не совсем понимаю почему. Я ведь не прошу предоставить мне "данные" в сравнении город/поле. Я прошу поделиться "данными" поле SF7/SF12. Т.е. относительные, одного оборудования, одного типа местности. И под словом "данные" Вы что имеете ввиду? Я подразумеваю лишь личный опыт, хотя бы на субъективных ощущениях.

Добавлено after 10 minutes 41 second:

dokoff писал(а):

Сигнал "растягивается" во времени.

"Растягивание" сигнала во времени приводит к сужению его полосы. Полосы СИГНАЛА, а не полосы физического канала выделенного протоколом. Фильтрация в цифровом приемнике делается ОПТИМАЛЬНОЙ. То есть полоса ФИЛЬТРАЦИИ совпадает с полосой спектра занимаемым сигналом. Таким образом энергия шума относительно энергии сигнала понижается, поскольку шум, в отличии от сигнала имеет фиксированную спектральную плотность в выделенном частотном диапазоне.
При этом стоит помнить, что дело тут не столько в скорости переключения нулей единиц, а именно в информационной скорости. Накопить сигнал можно разными способами. В том числе, применяя и блочные коды с обнаружением и исправлением ошибок.
То есть визуально сигнал может занимать прежнюю полосу, но в пакете избыточность будет составлять, например, 70%.

КРАМ, ок. Остановимся на этом. Если я уверен, что при модуляции FSK Ваши слова полностью справедливы, то я вовсе не уверен относительно LORA. А именно (повторюсь) для ширины полосы 125кГц с разным SF. Ели в городских условиях с FSK все давно и всем понятно (скорость/дальность), то с LORA есть меня вопросы. А именно относительная взаимосвязь SF при равной выделенной полосе. Дает ли SF12/125кГц перед SF7/125кГц ощутимый прирост радиуса в поле, как он это делает в городских условиях. Или овчинка не стоит выделки. Интересует скорее практическое сравнение, а не теоретическое предположение на основе общих принципов распространения радиоволн. Понятно к LORA можно применить общие принципы, куда же без них... но меня интересует именно сам "феномен" технологии LORA.

Добавлено after 5 minutes 20 seconds:

КРАМ писал(а):

но в пакете избыточность будет составлять, например, 70%.

Ну вот мы и добрались до сути вопроса. Потому я спрашиваю не вообще про принципы распространения радиоволн, а про конкретный стандарт. Поскольку мы по определению знаем, что стандарт "фиксированный", т.е. вопрос не из разряда "а что будет, если я увеличу плотность сигнала и расширю полосу", где можно было бы применить общее понимания принципов, а про конкретную программно-железную реализацию. Еще точнее "относительное сравнение разных параметров передачи данных в рамках протокола".

dokoff писал(а):

при модуляции FSK Ваши слова полностью справедливы

Причем тут модуляция? :facepalm:

Это основы теории. По сути, закон сохранения энергии для радиоканала.
Нет никакого "феномена" у LoRa.

Добавлено after 3 minutes 38 seconds:

dokoff писал(а):

а про конкретную программно-железную реализацию. Еще точнее "относительное сравнение разных параметров передачи данных в рамках протокола".

Еще раз. Вы не получите объективных и РЕПРЕЗЕНТАТИВНЫХ данных такого рода. Вы можете сами при фиксированной местности получить две дальности для 7 и 12 и со спокойной душой экстраполировать их на "чистое поле" ( в смысле "во сколько раз" в чистом поле 12 будет дальше, чем 7). Потерям в канале глубоко наплевать на физику их образования. Или из -за интерференции или из-за дивергенции поля. Абсолютно фиолетово. Можно просто аттенюатор в кабель.
ЗЫ.
Кстати. Аттенюатор - это хороший способ для оценки дальности в поле. График затухания на открытой местности - известная вещь. Увеличиваете затухание в кабеле и смотрите на срыв связи. Полученная величина затухания через график даст искомую дальность.

КРАМ писал(а):

Причем тут модуляция? :facepalm:

Это основы теории. По сути, закон сохранения энергии для радиоканала.
Нет никакого "феномена" у LoRa.

Да? Странно. Я думал модуляция тут очень даже при чем. Например с FSK при той же мощности, частоте, той же полосе, я потеряю пакеты не то что этажом ниже, а как только закрою металлическую дверь. ТЕМ БОЛЕЕ на частоте 868мГц. Еще раз... я не спрашиваю насколько далеко теоретически распространиться сигнал, если я стукну телеграфным ключом.
Феномен LORA как раз в реализации протокола, который ей позволяет вытаскивать полезный сигнал практически из шума. Визуально - действительно из шума, сигнала даже признаков нет "на глаз". Конечно сигнал там есть, конечно, LORA работает на общих принципах распространения радиоволн. Это ("феномен" реализации протокола) как раз и позволяет ее использовать в условиях города, в многоэтажных домах, для снятия показаний счетчиков водоснабжения, например.
Экстраполировать теоретически можно все что угодно, однако речь про конкретный протокол, который может быть ЗАНЧИТЕЛЬНО эффективен в условиях города, за счет своей условной помехоустойчивости, но крайне малоэффективен (относительно затраченной энергии/времени) за пределами помех. И опять же, я речь веду про конкретный стандарт и относительное сравнение его режимов работы. Сохраниться ли это значительная эффективность. Мощность одна, полоса одна, плотность полосы условно одна (допустим за счет избыточности данных CRC).
Я прекрасно понимаю, что LORA - это не волшебная технология полученная из тайных лесов, где обитают единороги. Вполне возможно я сильно заморачиваюсь и действительно тут можно обойтись обычной экстраполяцией, но все же хотелось бы услышать мнение тех, кто имел возможность в примерных условиях использовать технологию LORA.

PS на ютюбе есть несколько видосов, как раз из леса, где примерно в равных условиях тестировались FSK и LORA (разные модули), где LORA хоть и дала большее преимущество, но незначительно. Однако в условиях города LORA показывает себя значительно лучше. Однако такой тест мне не очень информативен... т.к. там использовался один SF.

PSS Опять же ... вопрос не про теоретическое распространение радиоволн, а про эффективность. При 50мВт равные по чувствительности приемники могут принять сигнал один - 50 метров, а другой - 500 метров. Хотя оба приемника "услышат сигнал" на 500 метров, но только один из них сможет получив из шума полезный сигнал, интерпретировать данные, произвести коррекцию ошибок и выдать данные в виде правильного пакета данных. Т.е. для конечного результата протокол и его реализация важны. Хотя для теории достаточно понимать, что оба приемника приняли полезный сигнал. Мне важен результат и его эффективность.

Последний раз редактировалось dokoff Сб окт 23, 2021 15:07:28, всего редактировалось 1 раз.

dokoff писал(а):

Визуально - действительно из шума, сигнала даже признаков нет "на глаз".

Это зависит от ПОЛОСЫ АНАЛИЗА при наблюдении.
Например, если полоса анализа анализатора спектра составляет 1 кГц и шум канала, например, -60дБ, то переключив на полосу 100 Гц мы легко опустим шум на 10 дБ (до -70 дБ). Все возможности тут определяются лишь стабильностью гетеродина в анализаторе спектра....
Это не просто теория, а практика, которую я наблюдаю всякий раз, когда включаю анализатор спектра на своем рабочем месте...

Добавлено after 5 minutes 29 seconds:

dokoff писал(а):

Хотя для теории достаточно понимать, что оба приемника приняли полезный сигнал.

Откуда такое странное утверждение? И теория и практика оперируют ЦЕЛОСТНЫМ сигналом, а не странным глаголом "приняли". Речь всегда идет о КОНКРЕТНОЙ вероятности ошибок в пакете. Эта вероятность никогда не будет равна нулю.

Да, стоило мне наверно написать свой пост в раздел не "теория", а "практика" =))
КРАМ, Я выше добавил PSS, думаю после его прочтения будет более понятно, что я имею ввиду. В любом случае спасибо за дискуссию =)

dokoff писал(а):

плотность полосы условно одна (допустим за счет избыточности данных CRC).

Нет такого термина. Для шумоподобного сигнала есть параметр СПЕКТРАЛЬНОЙ ПЛОТНОСТИ. То есть значения энергии на единицу полосы анализа. И CRC тут вообще не причем. Это крайне неэффективный способ в условиях высокого уровня помех. Он способен лишь отсечь ВЕСЬ ПАКЕТ с некоторым количеством ошибок, но не исправить их.
ЗЫ. Дело не в том, какой раздел вы выбрали. Тут никто не различает разделы при просмотре.

КРАМ писал(а):

Откуда такое странное утверждение? И теория и практика оперируют ЦЕЛОСТНЫМ сигналом, а не странным глаголом "приняли". Речь всегда идет о КОНКРЕТНОЙ вероятности ошибок в пакете. Эта вероятность никогда не будет равна нулю.

Глагол "приняли" тут имеет свойство упрощённого "сигнал до них дошел" (т.е. оба приемника из шума вычленили равный полезный сигнал).
Совершенно верно. Принять "голый сигнал" - это одно. Обработать его - это совершенно другое. Странно, что я Вам это пишу, но думаю Вы и без меня знаете, что автоматическая коррекция ошибок (даже не считая остальных плюшек протоколов). даст в равных условиях значительный прирост эффективности... а именно корректного результата... т.е. данных, которые были переданы. Собственно я и говорю, что протокол и его реализация имеет прямое значение для конечного результата. Ведь моя задача не просто передать радиосигнал, а получить из него корректные данные. Отсюда и то, что я называю "феноменом LORA" (в купе с высокой чувствительностью приемника). Мало просто получить сигнал же... Думается "максимальный радиус" передачи конкретных данных как раз (в равных условиях) и достигается за счет реализации протокола (например коррекции ошибок). Меня так то не сильно интересует максимальный радиус распространения радиоволн в данном случае =)
PS Опять же повторюсь, что я прекрасно понимаю, что какой бы протокол не использовался, все напрямую коррелируется с базовыми принципами. И протокол LORA тут не исключение.

Добавлено after 8 minutes 55 seconds:

КРАМ писал(а):

Он способен лишь отсечь ВЕСЬ ПАКЕТ с некоторым количеством ошибок, но не исправить их.

Думаю все же автоматическую коррекцию ошибок за счет избыточности данных уже придумали. Лет так думаю 70 назад :lol:

Естественно она работает в разумных пределах ошибок.
Еще раз. Я говорю про равные условия, где в одном случае коррекции ошибок нет, а во-втором случае она есть. Приняты и декодированный (по протоколу) сигнал в первом и во втором случае будут иметь равное преимущество. Однако после (например) автокоррекции ошибок, преимущество остается только у второго устройства. А значит при равных условиях приема, он может получить выходной результат "условно" на большем расстоянии (при более слабом сигнале). Собственно в этом и есть преимущество LORA, перед, например, FSK. И я сейчас не говорю только о коррекции ошибок... просто получилось так, что коррекция ошибок в нашем диалоге нашла взаимопонимание. Сам протокол LORA заточен (при помощи тех или иных инструментов реализации протокола) на получение корректного результата в максимальных шумах/помехах. И именно это я называю "феноменом".

dokoff писал(а):

автоматическая коррекция ошибок (даже не считая остальных плюшек протоколов). даст в равных условиях значительный прирост эффективности... а именно корректного результата... т.е. данных, которые были переданы.

Автоматическая коррекция ошибок - это использование группы помехоустойчивых кодов с такой функцией. Никакого феномена и тут нет. Для обнаружения и исправления ошибок в этих кодах вводится ИЗБЫТОЧНОСТЬ. То есть к КАЖДОМУ СЛОВУ пакета добавляются корректирующие разряды. Чем их больше, тем больше ошибочных разрядов в слове можно обнаружить, а чуть меньше, чем обнаружить, можно исправить.
Вообще, корректирующих кодов туева хуча, начиная от Хемминга и кончая БЧХ (Боуз-Чоудхури-Хоквингем) :)))

Им уже лет 50 и более.
https://ru.wikipedia.org/wiki/Корректирующий_код

КРАМ, прошу Вас, не придирайтесь к слову "феномен" в моем исполнении. :)))

Я уже три раза пояснил, что я не имел ввиду волшебство. Для меня этот протокол удивителен за счет своей реализации. Опять же... не только для меня... т.к. LORA по сути является лидером в этом деле в плане эффективности. Т.е. при малых энергозатратах достигается максимально корректный результат на стороне приемника, в условиях города. Думаю спорить по этому поводу бесполезно.

dokoff писал(а):

Думаю спорить по этому поводу бесполезно.

Думаю, что вы сильно ошибаетесь. Но заблуждаться - это личный выбор. У нас свободная страна.
:))

КРАМ, хм. А есть что-то более эффективное для таких задач?

Нет. Вся эффективность состоит в оптимальном приемнике и правильно выбранном помехоустойчивом коде. Собственно, само кодирование лежит поверх линейного канала. Поэтому я собственно и утверждаю, что такую "лору" вы можете создать самостоятельно.
Но удобно, когда решение готовое и интегрировано в иные устройства.
Правильный выбор кода - это понимание характера помех. Так как ЛОРА плюет короткие пакеты, то я полагаю Хемминга достаточно эффективным. Лет 35 назад я чего то там на эту тему сочинял на работе...

LORA и SF

LORA и SF

Re: LORA и SF

Re: LORA и SF

Re: LORA и SF

Re: LORA и SF

Re: LORA и SF

Re: LORA и SF

Re: LORA и SF

Re: LORA и SF

Re: LORA и SF

Re: LORA и SF

Re: LORA и SF

Re: LORA и SF

Re: LORA и SF

Re: LORA и SF

Re: LORA и SF

Re: LORA и SF

Re: LORA и SF

Re: LORA и SF

Re: LORA и SF