Перейти к содержанию

Доля ошибочных пакетов (packet error rate, PER)

Строка «чувствительность −112 дБм» в даташите ничего не значит без условия. Радиоприёмник не перестаёт работать резко: при ослаблении сигнала растёт доля испорченных пакетов, и производитель указывает, при какой доле он считает приём ещё рабочим. Чаще всего это 1 % пакетов — PER.

Обновлено Редакция GAW

Содержание

Доля ошибочных пакетов (packet error rate, PER) — отношение числа пакетов, принятых с ошибкой или не принятых вовсе, к числу переданных. Ошибку обычно выявляет контрольная сумма CRC: пакет с неверной CRC отбрасывается, а пакет, у которого не распознали преамбулу или синхрослово, просто не появляется. Для пользователя оба случая выглядят как потерянный пакет.

PER как условие чувствительности

У приёмника нет резкого порога, ниже которого он «не слышит». По мере ослабления сигнала растёт доля испорченных пакетов, и чувствительность приёмника указывают как уровень, при котором PER достигает заданной величины:

ЧипУсловие в даташитеПример
CC1101PER 1 %, пакет 20 байт−112 дБм, 1,2 кБод, 868 МГц (с. 2)
SX1276, LoRaPER 1 %, CRC, 64 байта−136 дБм, SF12, 125 кГц (табл. 10)
nRF24L01+BER 0,1 %−94 дБм, 250 кбит/с (табл. 7)

Сравнивать такие числа можно, только если совпадают условия: длина пакета, скорость, полоса и критерий — PER или BER.

PER и BER

BER (bit error rate) — доля ошибочных бит. Если ошибки независимы, вероятность испортить пакет из N бит:

PER=1−(1−BER)N.PER = 1 - (1 - BER)^N.

При BER 0,1 % пакет из 160 бит (20 байт) теряется с вероятностью около 15 %, из 256 бит — около 23 % (наш расчёт). Поэтому длинные пакеты при слабом сигнале страдают сильнее коротких, а помехоустойчивое кодирование и повторы особенно полезны в длинных пакетах.

PER в реальной линии

На практике PER зависит не только от расстояния. В тесте Semtech в Синдзюку (Токио) при +13 дБм LoRa SF8 на 330 м теряла 10 % пакетов, а на 1180 м — ни одного; FSK 4,8 кбит/с на 330 м не приняла ни одного пакета (AN1200.22, рис. 9). Препятствия и многолучёвость делают зависимость немонотонной — поэтому в бюджет закладывают запас на замирания, а PER проверяют пробной связью на месте вместе с RSSI.

Частые вопросы

Чем PER отличается от BER?

BER — доля ошибочных бит, PER — доля ошибочных пакетов. Один неверный бит портит весь пакет, поэтому PER всегда больше. Если ошибки независимы, PER = 1 − (1 − BER)^N, где N — число бит в пакете. Например, при BER 0,1 % пакет из 256 бит теряется с вероятностью около 23 % (наш расчёт). Поэтому чувствительность nRF24L01+ при BER 0,1 % (табл. 7) нельзя напрямую сравнивать с чувствительностью при PER 1 %.

Какой PER считается нормальным?

Производители указывают чувствительность при PER 1 % — так у CC1101 (с. 2) и у SX1276 в режиме LoRa (разд. 2.5.5). Это граница, а не рабочая точка: на ней каждый сотый пакет теряется. Для надёжной связи берут запас по уровню сигнала и подтверждения с повторной передачей.

Как измерить PER своей линии?

Передать известное число пакетов с CRC и посчитать, сколько принято с CRC_OK. CC1101 добавляет к каждому принятому пакету байт с битом CRC_OK и значением LQI (разд. 15), SX1276 сообщает об ошибке CRC флагом PayloadCrcError. Сотня пакетов даёт грубую оценку, для PER около 1 % нужно несколько тысяч.

Источники

  1. Texas Instruments. CC1101 Low-Power Sub-1 GHz RF Transceiver, SWRS061I (2013) — с. 2: чувствительность −116 дБм при 0,6 кБод на 433 МГц и −112 дБм при 1,2 кБод на 868 МГц, обе при PER 1 %; разд. 4.2 (с. 12): условия — PER 1 %, длина пакета 20 байт, девиация и полоса фильтра указаны для каждой строки, например 315 МГц 1,2 кБод 2-FSK — −111 дБм; разд. 15 (с. 37): в RX FIFO добавляется байт с битом CRC_OK
  2. Semtech. SX1276/77/78/79 Datasheet, Rev. 5 (August 2016) — архивная копия официального файла; разд. 2.5.5 (с. 19): условия таблицы чувствительности LoRa — 125 кГц, SF12, CR 4/6, PER 1 %, CRC включён, данные 64 байта, преамбула 12 символов; табл. 10 (с. 20): SF7 −123 дБм, SF12 −136 дБм при 125 кГц
  3. Semtech. AN1200.22 LoRa Modulation Basics, Rev. 2 (May 2015) — архивная копия официального файла; разд. 5.6, рис. 9 (с. 21): тест в Синдзюку при +13 дБм — RSSI и PER для 2-FSK 4,8 кбит/с и LoRa SF8 125 кГц на 80–1750 м
  4. Nordic Semiconductor. nRF24L01+ Product Specification v1.0 (September 2008) — архивная копия официального файла; табл. 7 (с. 16): чувствительность при BER 0,1 % — −82 дБм на 2 Мбит/с, −85 дБм на 1 Мбит/с, −94 дБм на 250 кбит/с; разд. 7.3.2 (с. 28): неудачные адреса повышают PER

Нашли ошибку?

Смотрите также