[repstosw 18]

Измеряю уровень сигнала по RSSI приёмника.   Плата трансивера ATREB215-XPRO. Чип AT86RF215.

При короткозамкнутом входе приёмника (ВЧ-заглушка "Short" от VNA),  измеренный RSSI колеблется от -127 (минимум) до -101 дБм.   При этом в некоторых режимах - указана чувствительность -112... -107 дБм.

 

Вопросы:

 

1)  если собственные шумы приёмника  превышают указанную чувствительность в даташите, тогда зачем они пишут её?  Как достичь уровень шумов, чтобы было меньше чутья хотя бы на 5-10 дБ?

В противном случае шумы платы и реализация сборки подрезает максимальный потенциал чипа приёмника...

 

2)  Как корректно измерять шум приёмника по RSSI ?  Вход нужно замкнуть резистором на 50 Ом или Short ?

 

 

 

Изменено 21 июня пользователем repstosw

[artemkad 56]

3 часа назад, repstosw сказал:

Вход нужно замкнуть резистором на 50 Ом или Short ?

Естественно, исключительно согласованной нагрузкой. Обычно  - 50 Ом, но если это голая микросхема, то  возможны другие значения. Замыкать на КЗ = превращать часть платы в хреновенькую антенну.

[Sh@dow 0]

Самая высокая чувствительность у этого приемопередатчика при модуляции
MR-O-QPSK: -123dBm.
Вот только не указано какое должно быть соотношение сигнал шум при этом.
Я так понимаю что это замеряется когда источник сигнала соединен с приемопередатчиком
коаксиальным кабелем. Тоесть соотношение сигнал шум стремиться в бесконечность.

Поэтому оценить насколько демодулятор способен бороться с шумами нельзя из даташита.
Или можно?

Думаю мерить по RSSI нет смысла. 
Измеритель RSSI это отдельный блок который много тока не потребляет.
А когда работают демодуляторы и усилитель то потребление чипа возрастают и 
шумы тоже.

Я замерял соединив примопередатчики кабелем через программируемые атеньюатор.
Получал близкие значения  к даташиту. Вот только шаг его был слишком большой.
Сложно подобрать уровень когда процент ошибок такой как указан в даташите. 

Замерил на своей плате уровень шума с нагрузкой 50 и замкнутой.
RSSI не меняется.

-115 усредненный. EDV

RSSI скачет вокруг этого значения

Что открытый

Что на 50 ом

Что на шорт

 

 

 

Изменено Воскресенье в 15:00 пользователем Sh@dow

[repstosw 18]

11 hours ago, Sh@dow said:

Самая высокая чувствительность у этого приемопередатчика при модуляции
MR-O-QPSK: -123dBm.

Использую MR-OFDM.  Режим: MCS=1, Option=1. 

 

11 hours ago, Sh@dow said:

Вот только не указано какое должно быть соотношение сигнал шум при этом.

По результатам экспериментов: Experimental Interference Robustness Evaluation of IEEE 802.15.4-2015 OQPSK-DSSS and SUN-OFDM Physical Layers (гуглится: 1905.11102v1.pdf )  OFDM1-MCS1 - самый помехоустойчивый режим:

 

11 hours ago, Sh@dow said:

Замерил на своей плате уровень шума с нагрузкой 50 и замкнутой.
RSSI не меняется.

RSSI обновляется в двух случаях:

1) Дана команда приёма - при этом показания не лочатся, а свободно плавают

2) Во время  приёма преамбулы - происходит прерывание AGC Hold (5-й бит маски прерываний в регистре BBCx_IRQM ЕМНИП) (показания лочатся - и они самые достоверные).

 

Тоже самое - в трёх случаях (50 Ом, Short, Open) - показания одинаковы:  измеряю RSSI -  cобираю статистику за несколько минут,  фиксирую максимально возможное значение.  Его использую в качестве значения шума.  

 

С чувствительностью из даташита - не работаю. Потому что при подсоединённой антенне - уровень с эфира превышает чувствительность.

Антенны сделал свои: для 438 МГц и 864 МГц. Настроил их по VNA на 50 Ом КСВ =1,02.   J-pole: K=2.2 dBi

С этими антеннами - устойчивая связь по всей квартире с мощностью передатчика -19 дБм (12,6 мкВт).

 

Если взять китайские антенны  "якобы на 433 МГц", то результат на 438 МГц  намного хуже - уровень сигнала меньше, иногда: много битых пакетов или вообще не приходят.

 

Считаю потери сигнала по модели Окамура-Хата (городская застройка, 150-1500 МГц): решаю уравнение по нахождению максимальной дальности связи при заданной марже.

Маржу задаю для пяти SNR : +20, +12, +10, +6, +3 dB   (тоесть - требую, чтобы уровень сигнала превышал замеренное максимальное значение шума - на значение  маржи).

На выходе - пять значений максимальной дальности связи.

На практике, как выяснил, для OFDM1-MCS1 достаточно маржи +3 дБ.    Потому что это на самом деле COFDM:  там есть FEC - сверточный кодер с рейтом 1/2.  Плюс двойное повторение частот и максимальное число поднесущих.   Базовая модуляция - BPSK:  самая простая, не требующая сверх-линейности (как у QAM 16 ... 256), что даёт возможность использовать не сильно сложный усилитель мощности.

 

11 hours ago, Sh@dow said:

-115 усредненный. EDV

Сколько значений усредняли?  128 достаточно?

И почему надо использовать средний?

Использую максимальное значение - как самый пессимистический вариант, за уровень шумов. От него отталкиваюсь и считаю дальность, при заданной марже (написал выше).

 

Подытоживая: отталкиваюсь от измеренных значений шума в конкретной локации, и требую превышения полезного сигнала над измеренным шумом на какое-то количество дБ - считаю под это дело дальность.

Изменено Понедельник в 02:29 пользователем repstosw

[V_G 7]

15 часов назад, Sh@dow сказал:

Я так понимаю что это замеряется когда источник сигнала соединен с приемопередатчиком
коаксиальным кабелем. Тоесть соотношение сигнал шум стремиться в бесконечность.

Неправильный вывод. Чувствительность с разъема (не по полю) всегда измеряют при соединении с генератором коаксиальным кабелем. Отношение сигнал/шум при этом ограничено шумами приемника, эфирные шумы никогда в измерениях не фигурируют. Чувствительность - параметр приемника, а не окружающей обстановки.

Чувствительность по полю измеряют в экранированных помещениях, также стараясь избавиться от эфирных шумов и помех

[Sh@dow 0]

V_G Спасибо что поправили. Действительно сморозил бредятину.
В приемнике будут свои внутренние шумы. Вот только не уверен что их можно замерить
через RSSI.

Вобщем считаю что надо проверять влияние внутренних шумов в боевых условиях таким образом:

1. Соединяем приемник и передатчик коаксиальным кабелем через ослабитель.
2. Передатчик постоянно шлет известную последовательность
3. Приемник принимает и отображает процент ошибок
4. Находим такое значение ослабителя при котором PER<10%
5. Входная мощность и будет чувствительность

Если совпадает с документацией то значит с шумами на плате все нормально
если нет значит плохо.
Я так и делал но не смог точно поймать зону где PER начинает возрастать.
Нужен ослабитель с шагом 1dB но такого пока что не приобрел.

Сколько значений усредняли?  128 достаточно?
И почему надо использовать средний?

Вот приложил фото с настройками приемопередатчика.
Но от них мало толку.
Я использую режим как видите постоянного измерения энергии.
Время усреднения 120 uS.
RSSI скачет вокруг этого значения.
Он кстате сильно зависит от полосы BW. Что логично.
Иначе как замерить с накрученными (SOL нагрузками) если 
приема не будет?

Вас смущает что RSSI сильно выше заявленной чувствительности?
Тогда надо настроить Frontend под конкретную модуляцию и замерить RSSI.
Например возьмем самый "чувствительный" вариант

Receiver sensitivity down to -123dBm at 6.25kb/s MR-O-QPSK 

Надо настроить чип на такой режим и накрутить нагрузку 50 ом.

По идее RSSI должен показать меньше -123dBm.

Правильно мыслю?

Завтра проверю на своей плате.

Приложил два скриншота. Как RSSI зависит от настроек фронтенда.

Выкрутил от балды.

Завтра перенастрою под самую 6.25kb/s MR-O-QPSK. Проверю.

Оба с накрученной фирменной нагрузкой Anritsu 50.

Да и без нее ничего особенно не меняется.

 

 

Изменено Понедельник в 10:52 пользователем Sh@dow

[repstosw 18]

1 hour ago, Sh@dow said:

Вас смущает что RSSI сильно выше заявленной чувствительности?
Тогда надо настроить Frontend под конкретную модуляцию и замерить RSSI.

Так и сделано. Полностью настроен нужный режим, выставлена частота, шаг канала.   Передавал и принимал пакет, всё работает.

Для замеров делал следующее:

1) вместо антенны - нагрузка 50 Ом, взятая от VNA (экранирована)

2) Установил нужный режим: OFDM Option 1, MCS 1. Заявленная чувствительность в даташите -109 dBm

3) Дал команду приёмнику RX

4) В цикле опрашиваю регистр RSSI.

5) Фиксирую максимальное значение RSSI

6) Вот, за 5 минут набежали такие значения:

rssi_max: -110
rssi_max: -109
rssi_max: -108
rssi_max: -107
rssi_max: -106
rssi_max: -105
rssi_max: -104

Тоесть максимальный всплеск шума был -104, что превышает указанное в даташите значение чувствительности  на 5 дБ.

Из чего я делаю вывод, что чувствительность -109 дБм недостижима на данной плате приёмника.

А шумы эфира при включенной антенне - ещё больше подрежут потенциал возможностей приёмника.

Значит, при расчёте дальности нужно оперировать не чувствительностью из даташита,  а за реф брать шум с эфира - его пиковое значение (самый тяжелый случай).

 

1 hour ago, Sh@dow said:

Вот приложил фото с настройками приемопередатчика.

Слишком фантастические значения RSSI на ваших фото 🙂

Каким образом ведётся чтение регистра EDV и RSSI?   Просто в цикле опрашиваете или по прерываниям?

Нужно ли что-нибудь дополнительно настраивать ещё?

У меня настроены все регистры режима в BBC и RF, включая DF, DTB, TGT и GCW.

Частота 862 МГц.

 

1 hour ago, Sh@dow said:

4. Находим такое значение ослабителя при котором PER<10%

Есть мнение, что на больших ослаблениях точность снижается, из-за высокой проникающей способности волн.  Та же ёмкостная связь между элементами аттенюатора не даст точной развязки.  По крайней мере, использовал планарный аттенюатор, у которого с одной стороны не была подключена антенна, но приём был.  Так как приём вёлся на ножку аттенюатора с открытого конца.

P.S.   Проверил на второй плате ATREB215-XPRO.  Максимальное значение RSSI чуть-лучше  -105 дБм.

Платы фирменные (не самодельные): одна из Китая, вторая из Европы.

Изменено Понедельник в 12:10 пользователем repstosw

[Самурай 12]

В 24.06.2024 в 14:49, repstosw сказал:

Тоесть максимальный всплеск шума был -104, что превышает указанное в даташите значение чувствительности  на 5 дБ.

Из чего я делаю вывод, что чувствительность -109 дБм недостижима на данной плате приёмника.

Ну да, конечно...

[repstosw 18]

29 minutes ago, Самурай said:

Ну да, конечно...

А как же SNR ? Который обычно больше 0.

Чтобы обеспечить заявленное чутьё -109 дБм, нужно чтобы шумы были не больше чем -112 дБм при SNR=3 дБ.   Всё-равно много шумов получается...

Изменено Понедельник в 14:16 пользователем repstosw

[Sh@dow 0]

Каким образом ведётся чтение регистра EDV и RSSI?   Просто в цикле опрашиваете или по прерываниям?

Нужно ли что-нибудь дополнительно настраивать ещё?

У меня настроены все регистры режима в BBC и RF, включая DF, DTB, TGT и GCW.

Согласно процедуре CCA для замера шумов эфира надо отключить Baseband.
Я так и делаю.Настроен только приемник.Согласно 6.2.4 Energy Measurement 
Раздел Single and Continuous Measurement Mode 
У меня Continuous Measurement Mode.

Тоесть ничего не принимаем. Замеряем шумы на входе и усредняем.
Вот только я не работаю по прерыванию а читаю регистр опросом.
Завтра переделаю на прерывание.Попробую включить Baseband.
Возможно токи возрастут и шумы вырастут. 
Все перепроверю отпишу. 

 

 

[V_G 7]

4 часа назад, Sh@dow сказал:

Просто в цикле опрашиваете или по прерываниям?

Вашу аппаратуру не знаю, но в ИС приемников от SkyWorks столкнулся с ситуацией, когда повторные чтения состояния портят (сбрасывают) состояние ИС. В тех случаях работаю по прерыванию

[repstosw 18]

5 hours ago, Sh@dow said:

Тоесть ничего не принимаем. Замеряем шумы на входе и усредняем.
Вот только я не работаю по прерыванию а читаю регистр опросом.
Завтра переделаю на прерывание.Попробую включить Baseband.
Возможно токи возрастут и шумы вырастут. 
Все перепроверю отпишу. 

Измеряю RSSI дважды:

1) Когда пришло прерывание AGC Hold, во время приёма пакета

2) Спустя 1 мс после приёма пакета, для оценки шумов с эфира.

Потом считаю разницу.  Не совсем точно выходит, потому что за время приёма пакета шумы успевают сильно измениться.   В конечном итоге, хочется отображать разницу сигнал/шум и понять при скольки дБ  пакеты приходят целыми и успешно скорректированными.   В идеале, нужны 2 приёмника и опрос данных одновременно.

 

1 hour ago, V_G said:

Вашу аппаратуру не знаю, но в ИС приемников от SkyWorks столкнулся с ситуацией, когда повторные чтения состояния портят (сбрасывают) состояние ИС. В тех случаях работаю по прерыванию

Чип AT86RF215.  Ревизия 3 (последняя).   Платы ATREB215-XPRO.

Регистр может вернуть некорректное значение +127 (о чем написано в даташите), если опрашивать не в нужный момент.

 

Проделал опыт. Сравнил два режима:  OFDM Option=1 MCS=1 (200 кбит/c, чутьё -109 дБм)  и OQPSK-DSSS Chiprate=1000 kchip/s, RateMode=2 (250 кбит/c, чутьё -110 дБм).

Мощность передатчика -19 дБм, плюс поставил на передатчик аттенюатор -30 дБ (экранированный, фабричный), на выходе аттенюатора - J-антенна (настроена по VNA 50 Ом, КСВ почти 1).   Итого теоретически мощность передатчика должна быть -49 дБм (без учета проникающих способностей и "свистов" дорожек платы).

На приёмнике - та же J-антенна (вторая), без аттенюатора.

Ходил по помещению (комнаты квартиры, стены - армированный бетон), дистанция 0 ... 10 метров.   Прямой видимости антенн нет.

Результаты:

OFDM: приём в дальней точке - пакеты либо не приходят, либо приходят битыми все.

OQPSK-DSSS: прием в дальней точке - пакеты либо не приходят, либо приходят целые (при подобранной точке приёма), либо битые.

Выходит что OQPSK-DSSS победил OFDM по чутью.

Оба режима, как я понял - борятся с частотными (многолучевыми) замираниями. Но у OFDM делает это в более узкой полосе, чем OQPSK-DSSS.

 

И кстати, в OFDM получилась завышенная скорость. А в OQPSK-DSSS - заниженная. 

При OQPSK 250 kbps, пакет из 2047 байт (+ сколько-то хедера) отправляется за 75.551 мс (что соотеветсвует 216.7 кбит/c)

При OFDM 200 kbps, этот же пакет отправляется за 80 мс (что соответствует 204.7 кбит/c )

 

И оба режима бесполезны в случае с плоскими замираниями (когда в точке приёма - нет ничего).  И тут возникает идея сделать MIMO 2x2.

Вопрос:  можно ли сделать программную реализацию MIMO 2x2,  имея 2 антенны у передатчика и 2 антенны у приёмника, 2 антенных ключа-переключателя(SPDT switch) и один приемник и 1 передатчик?   Или тут только аппаратно (ПЛИС, специализированный приемник)?

Почитал про пространственное кодирование и матрицу Аламоути, но честно говоря, просветления пока не достиг в этой области.  В какую сторону рыть?

Изменено Среда в 01:27 пользователем repstosw

[repstosw 18]

On 6/24/2024 at 12:58 AM, Sh@dow said:

Самая высокая чувствительность у этого приемопередатчика при модуляции
MR-O-QPSK: -123dBm.
Вот только не указано какое должно быть соотношение сигнал шум при этом.

Возвращаясь к вопросу о SNR.   Покурил более подробнее этот режим MR-OQPSK.  Этот чип - что ни есть самая прямая реализация IEEE 802.15.4 с разными буковками на конце.

Конкретно - 802.15.4k, DSSS O-QPSK.

Значит, SNR должен быть отрицательным: приём сигнала, который меньше шума.

Нашёл файлик с графиками вероятности ошибок и SNR для этого режима: 15-14-0709-00-004q-coexistence-assurance-document.docx

Там есть картинка, вселяющая оптимизм:

 

В городских условиях, где эфир загрязнён, корреляционный приём пойдёт на пользу.   Si4463 тут в пролёте.  Интересно сравнить с LoRa.  Хотя LoRa тоже в пролёте - из-за отсутствия мне нужных скоростей передачи данных (от 200 кбит/c).

[repstosw 18]

Оказывается в режимах OQPSK-DSSS тоже есть FEC: как на синхрослово, так и на полезную нагрузку. 

Читаю доку dokumen.tips_802154g-2012.pdf,  конкретно - параграф 18, всё что касается OQPSK-режимов.   Много чего инетерсного.  Дока на этот стандарт с треском ищется, много  ресурсов требуют бабки за скачивания доки.

Всё больше и больше убеждаюсь, что Si4463 и рядом не валялся - по возможностям с AT86RF215 🙂

[petrov 6]

repstosw

Или тут только аппаратно (ПЛИС, специализированный приемник)?

Да.

Почитал про пространственное кодирование и матрицу Аламоути, но честно говоря, просветления пока не достиг в этой области.  В какую сторону рыть?

Туда и рыть, как встроить код в выбранную модуляцию и всё это это обрабатывать на приёме. Лучше Аламоути ничего нет для разнесения с 2 антенн на передаче.