Tecnología de Radio

Bases

Frecuencias

  • Las bajas frecuencias proporcionan una mejor penetración a la misma potencia de transmisión
  • 433/868 MHz son muy adecuados para alcances más largos
  • 2.4/5 GHz normalmente no pasan a través de varias paredes

Se prefiere la banda de 868 MHz porque no está tan ocupada como la de 433 MHz. En la frecuencia de 433 MHz cada radiotermómetro, así como un sinnúmero de otros nodos de radio, no está regulado. Con 868 MHz, hay un conjunto de reglas que estipulan que los nodos individuales no pueden usar más del 1% de la carga de red por canal. Esto es ventajoso porque no hay carga permanente en la red de radio. Además, existe una regulación para la banda de 868 MHz en Europa, 915 MHz en los EE.UU. y 920 MHz en Japón. En China se utiliza la banda de 470-510 MHz.

Antena

  • Longitud de onda λ (griego: lambda)
  • Velocidad de la luz / la frecuencia produce la longitud de onda
  • A 868 MHz, un cable de 8,5 cm es suficiente para una antena λ/4
  • A 433 MHz, un cable de 17 cm es adecuado para una antena λ/4

A properly adapted antenna is important because an improper antenna cannot entirely radiate the transmission power, or reflects the transmission power back into the transmission chip, which can cause damage. The antenna must also be correctly tuned to the frequency during reception. Each additional connection, each connector, and antenna cable reduces the transmission and reception power.

La posición de la antena también es importante. Idealmente en un punto central, para que todos los participantes tengan distancias cortas. Una vista despejada sin paredes, árboles u otros edificios mejora considerablemente el alcance.

Aquí hay un video interesante sobre la función de las antenas:
https://www.youtube.com/watch?v=fSoXIqBlg9M

Potencia de salida del transmisor: dBm (decibelio-milivatio)

Los niveles de potencia se dan en forma logarítmica para facilitar el manejo de potencias muy grandes y muy pequeñas.

Fundamentos de dB

Se hace una distinción básica entre potencia y tensión.

Nivel de potencia en dBm

Lp (dB) = 10 log10(P1/P2)

P1 = Tamaño visualizado
P2 = Valor de referencia
dBm (decibelio-milivatio)

Nivel de tensión en dBu

Lu (dB) = 20 log10(P1/P2)
dBu (decibelio-voltio)

La siguiente tabla muestra de forma impresionante la representación logarítmica de los niveles de potencia de transmisión, donde entre 0 dBm y 20 dBm ya es visible una diferencia de 100 veces la potencia.

PotenciadBmFactor
10 µW-20 dBm0.01
100 µW-10 dBm0.1
1 mW0 dBm1
10 mW10 dBm10
100 mW20 dBm100
1 kW60 dBm1 000 000

Nota:
Los dB pueden calcularse fácilmente:
Entrada 10 dB, amplificador 6 dB, atenuación del cable -2 dB = 4 dB de ganancia.

Más información: https://es.wikipedia.org/wiki/DBm
EEVblog: https://www.youtube.com/watch?v=mLMfUi2yVu8

RSSI (Received Signal Strength Indication)

  • Indicador de la intensidad de campo de la recepción radioeléctrica
  • Ejemplo RSSI (distancia del transmisor):

Los ejemplos de la tabla se determinaron experimentalmente con un transmisor y un receptor LoRa:

DistanciaRSSI
cero0
1 m-25
50 m-70
1 000 m-110

S/R

  • Relación señal/ruido

Preámbulo

Un preámbulo es una señal utilizada en las comunicaciones de red para sincronizar el tiempo de transmisión entre dos o más sistemas. En general, el preámbulo es sinónimo de “introducción”.

  • Patrón de cabecera
  • Inicia el paquete de datos

Modulación de señales

Métodos de modulación conocidos

  • Ejemplo: Texas Instruments chip de radio: CC1101
  • FSK, 2-FSK, 4-FSK, GFSK, MSK, OOK
  • Muchos fabricantes de chips

Modulación LoRa

  • Modulación de espectro ensanchado
  • Chirp Spread Spectrum (CSS)
  • Conocido por la tecnología de radar
  • Fabricante del chip (¡Semtech solamente!)

https://en.wikipedia.org/wiki/Chirp_spread_spectrum

Nota:
El chip LoRa también maneja los métodos de modulación estándar.