嵌入式無(wú)線應(yīng)用有許多其他�(nèi)在的�(yōu)�(shì),目前得到了諸多�(wú)線系�(tǒng)的普遍青�。但這種技�(shù)的缺�(diǎn)在于,這些系統(tǒng)不僅要相互之�、而且也要� Wi-Fi、無(wú)繩電話和�(lán)�等各種正在流行的2.4GHz系統(tǒng)�(zhēng)搶頻�,各� 2.4GHz �(wú)線系�(tǒng)之間不可避免地會(huì)�(fā)生相互干擾,增加通信故障的幾�。因��射頻工程師只�(gòu)建可以無(wú)線收�(fā)�(shù)�(jù)的無(wú)線電�(shè)備和�(xié)議棧而不考慮抗干擾機(jī)制顯然已�(yuǎn)�(yuǎn)不夠。設(shè)�(jì)人員必須采用智能技�(shù),確保嵌入式�(wú)線系�(tǒng)在日益擁擠的 2.4GHz 射頻頻譜中能夠切�(shí)可靠地工��
功耗是射頻工程師面臨的另一大關(guān)鍵問(wèn)�。許多嵌入式�(wú)線應(yīng)用都要求電池供電的產(chǎn)品能夠持�(xù)工作�(dá)�(shù)年之�,而不是僅持續(xù)幾�(gè)星期或幾�(gè)�。工程師不能僅采用超低電流消耗的射頻組件�(lái)�(yōu)化系�(tǒng)效率。大多數(shù)低功耗收�(fā)器在睡眠模式中的耗電量都比其在收�(fā)模式中的� 1000 倍,因此工程師必須設(shè)法減少過(guò)多的重復(fù)�(fā)送循�(huán)并盡可能延長(zhǎng)系統(tǒng)的睡眠時(shí)�。工程師可通過(guò)�(dòng)�(tài)�(shù)�(jù)速率和動(dòng)�(tài)輸出功率技�(shù)解決可靠性和功率效率�(wèn)題�
只需觀察設(shè)備間成功傳輸?shù)�?shù)�(jù)包占所有數(shù)�(jù)包的比例就能判斷出無(wú)線鏈接的可靠�。在許多情況下,提高成功傳輸率可能只�(huì)增強(qiáng)用戶的使用體�(yàn)。但是,在安全和�(yī)療設(shè)備等特定�(yīng)用中,成功傳輸率是一�(gè)不容忽視的關(guān)鍵要求�
在典型的低功耗射頻系�(tǒng)�,信道以一定的�(shù)�(jù)速率�(fā)送和接收�(shù)�(jù)包。工程師常常采用頻率捷變技�(shù)�(lái)增強(qiáng)可靠性,讓系�(tǒng)在面臨當(dāng)前信道噪聲過(guò)�、導(dǎo)致數(shù)�(jù)包丟失的情況下主�(dòng)選擇噪聲較低的信�。具有頻率捷變的系統(tǒng)要求收發(fā)器能夠快速切換信�,而且需要協(xié)議棧能夠告訴收發(fā)器選擇哪�(gè)信道。大多數(shù)低功� 2.4GHz 收發(fā)器都能迅速切換信�,但并非所有的�(xié)議棧都具有內(nèi)置的頻率捷變。型 ZigBee 2007 Pro �(guī)范和賽普拉斯專有的CyFi Star�(wǎng)�(luò)�(xié)議都具有可防御干擾的頻率捷變�
不過(guò),頻率捷變自身還�(yuǎn)不足以確� 2.4GHz 頻帶�(nèi)的無(wú)憂安全連接。在一些采用頻率捷變的�(shí)施方案中,系�(tǒng)僅在�(shù)�(jù)包大量丟失而引�(fā)�(wǎng)�(luò)連接故障�(shí)才切換信�。因?yàn)橹荒茉诰W(wǎng)�(luò)連接�(fā)生故障后才會(huì)啟用新的低噪聲信�,這種性能并不理想。鑒于此,頻率捷變尚不足以預(yù)防系�(tǒng)故障,而僅能從故障中恢�(fù)而已?;謴?fù)功能�(duì)可以容許隨機(jī)�(shù)�(jù)包丟失的體育休閑類應(yīng)用可能已�(jīng)足夠�,但有些�(yīng)用(如醫(yī)療設(shè)備和工業(yè)�(guò)程控制)則不能容許數(shù)�(jù)包有�(guò)多的丟失�
頻率捷變的另一不足之處在于其假定相�(guān)射頻頻譜中總是存在一條無(wú)噪聲的信�。在 2.4GHz 頻帶��802.11g 路由器等�(shè)備要占用 22 MHz 的帶�,� 802.11n 路由器則�(huì)占用多達(dá) 40 MHz 的帶寬。僅兩臺(tái) Wi-Fi 路由器就足以占用整�(gè) 2.4GHz 頻帶�,而其他系�(tǒng)很難再找到未占用的低噪聲信道,因而降低了頻率捷變的有效性�
�(yōu)化可靠�
盡管頻率捷變自身還不足以提供全面的可靠�,不�(guò)我們可通過(guò)�(shí)施動(dòng)�(tài)�(shù)�(jù)速率�(lái)增強(qiáng)�(wěn)健性,從而確� 2.4GHz 頻帶�(nèi)的無(wú)憂安全連接。“動(dòng)�(tài)�(shù)�(jù)速率”是指系�(tǒng)�(shí)�(shí)自動(dòng)變換�(shù)�(jù)傳輸速率的能�。顯而易�(jiàn),人們似乎總是傾向使用傳輸速率。例�,就手機(jī)而言,Apple iPhone可以在移�(dòng)�(huán)境增�(qiáng)型數(shù)�(jù)速率全局系統(tǒng) (EDGE)、第三代 (3G) � Wi-Fi �(xié)議之間無(wú)縫切�,從而為用戶提供盡可能高的數(shù)�(jù)速率�
�(shè)�(jì)電池供電型無(wú)線設(shè)備的嵌入式系�(tǒng)工程師主要關(guān)心的是收�(fā)器的電流消耗規(guī)�。例�,工程師可能需要在以下兩種收發(fā)器之間做出選擇:一種在收發(fā)模式下耗電 10 mA,在睡眠模式下耗電 0.5 μA,而另一種的耗電量則翻了一�,收�(fā)模式和睡眠模式下分別� 20 mA � 1 μA。我們可能認(rèn)為工程師�(huì)選擇功率減半的收�(fā)�,不�(guò)這還需要從其他角度加以考慮�
就某�(gè)�(yīng)用而言,假定部收發(fā)器在 90% 的時(shí)間內(nèi)都處于睡眠狀�(tài),其平均耗電量約�1mA (10mA×10%+0.5μA×90%)。此外,我�?cè)偌俣硪粋€(gè)收發(fā)器使用了 DSSS 技�(shù),由于抗噪性的提高,其重復(fù)�(fā)送數(shù)�(jù)所需要的�(shí)間少于部收發(fā)�。就相同的應(yīng)用而言,如果第二部收發(fā)器由于采用了DSSS 技�(shù)而睡眠時(shí)間比部收�(fā)器多�5% 的話,則第二部收�(fā)器的平均耗電量也約為 1mA (20mA×5%+1μA×95%)�
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