Чувствительность приёмника
В даташитах радиомодулей рядом с мощностью передатчика всегда стоит чувствительность приёмника — отрицательное число в дБм. Чем оно ниже, тем более слабый сигнал модуль способен принять, а значит, тем дальше связь при прочих равных.
Обновлено Редакция GAW
Чувствительность приёмника (receiver sensitivity) — наименьшая мощность сигнала на входе приёмника, при которой он ещё принимает данные с заданной долей ошибок. Её указывают в дБм — децибелах относительно 1 мВт, — поэтому числа отрицательные: −98 дБм означает мощность намного меньше милливатта. Чем число ниже, тем чувствительнее приёмник.
Критерий ошибок
Чувствительность имеет смысл только вместе с критерием — долей ошибочных пакетов (PER) или битов. Espressif указывает для Bluetooth LE «Sensitivity @30.8% PER», а для IEEE 802.15.4 у ESP32-H2 — при PER 1 %. В таблице чувствительности Wi-Fi у ESP32-C3 критерий не указан, поэтому её значения можно сравнивать между собой, но не с даташитами, где критерий назван. Сравнивать числа из разных даташитов можно только при одинаковых скорости и критерии.
Зависимость от скорости
Чем выше скорость передачи, тем более сильный сигнал нужен приёмнику. По даташитам Espressif:
| Режим | Скорость | Чувствительность |
|---|---|---|
| Wi-Fi 802.11b (ESP32-C3) | 1 Мбит/с | −98,4 дБм |
| Wi-Fi 802.11g (ESP32-C3) | 54 Мбит/с | −76,6 дБм |
| Bluetooth LE (ESP32-H2) | 125 кбит/с | −106,5 дБм |
| Bluetooth LE (ESP32-H2) | 2 Мбит/с | −96 дБм |
| IEEE 802.15.4 (ESP32-H2) | 250 кбит/с | −102,5 дБм |
Разница между 1 и 54 Мбит/с у ESP32-C3 — почти 22 дБ (наш расчёт), то есть по мощности примерно в 150 раз. При слабом сигнале низкая скорость даёт больше шансов на приём.
Запас по мощности
Разность между мощностью передатчика и чувствительностью приёмника показывает, сколько сигнал может ослабнуть по пути. У ESP32-C3 в режиме 802.11b 1 Мбит/с передатчик выдаёт 21 дБм, а приёмник принимает −98,4 дБм — это около 119 дБ на потери в антеннах, кабелях и пространстве (наш расчёт). Переводить децибелы в разы и милливатты удобно калькулятором децибел. Радиочасть ESP32-C3 описана на странице ESP32-C3.
Не путать с чувствительностью датчика — отношением выходного сигнала к измеряемой величине (мВ/°C, мВ/g): это совсем другой параметр. И с наибольшим уровнем на входе (maximum RX level) — это верхняя граница рабочего диапазона, у ESP32-C3 она 5 дБм.
Частые вопросы
Что значит чувствительность −98 дБм?
Что приёмник ещё принимает данные с допустимой долей ошибок, когда мощность сигнала на его входе всего 10^(−98/10) мВт — около 1,6·10⁻¹⁰ мВт (наш расчёт). Чем отрицательнее число, тем слабее сигнал, с которым приёмник справляется: −98 дБм лучше, чем −90 дБм, на 8 дБ.
Почему чувствительность хуже на высокой скорости?
Так получается по даташитам: у ESP32-C3 в Wi-Fi чувствительность падает с −98,4 дБм на 1 Мбит/с до −76,6 дБм на 54 Мбит/с, у ESP32-H2 в Bluetooth LE — с −106,5 дБм на 125 кбит/с до −96 дБм на 2 Мбит/с. Значит, при слабом сигнале надёжнее работают низкие скорости.
Можно ли сравнивать чувствительность разных модулей?
Только при одинаковых условиях: та же скорость и тот же критерий ошибок. Espressif указывает чувствительность Bluetooth LE при доле ошибочных пакетов 30,8 %, а IEEE 802.15.4 — при 1 %. Число без скорости и критерия ничего не говорит.
Источники
- Espressif Systems. ESP32-C3 Series Datasheet, version 2.4 — табл. 6-4 RX Sensitivity: 802.11b 1 Мбит/с — −98,4 дБм, 11 Мбит/с — −88,6; 802.11g 6 Мбит/с — −93,8, 54 Мбит/с — −76,6; 802.11n HT20 MCS0 — −93,6, MCS7 — −74,8; табл. 6-5: наибольший уровень на входе 5 дБм; табл. 6-2: мощность передатчика 802.11b 1 Мбит/с — 21 дБм, 802.11n MCS7 — 18,5 дБм; табл. 6-12: Bluetooth LE 1 Мбит/с — чувствительность −97 дБм при PER 30,8 %; табл. 6-8: регулировка мощности Bluetooth LE от −24 до 20 дБм
- Espressif Systems. ESP32-H2 Series Datasheet, version 1.3 — табл. 6-6–6-9: Bluetooth LE, чувствительность при PER 30,8 % — −99 дБм (1 Мбит/с), −96 (2 Мбит/с), −102,5 (500 кбит/с), −106,5 (125 кбит/с); табл. 6-12: IEEE 802.15.4, 250 кбит/с — −102,5 дБм при PER 1 %
Нашли ошибку?