嵌入式无线应用

功耗是RF工程师面临的另一个关键问题。

许多嵌入式无线应用需要电池供电的产品可以使用数年，而不仅仅是数周或数月。

工程师不仅可以使用超低电流消耗的RF组件来优化系统效率。

大多数低功耗收发器在休眠模式下使用的功率比在收发器模式下低1000倍，因此工程师必须尝试减少过多的重传周期并最大化系统休眠时间。

工程师可以通过动态数据速率和动态输出功率技术解决可靠性和功率效率问题。

只需要观察设备之间成功传输的数据包占所有数据包的比例，以确定无线链路的可靠性。

在许多情况下，提高成功传输速率可能只会增强用户体验。

但是，在安全和医疗设备等特定应用中，成功的传输速率是不可忽视的关键要求。

在典型的低功率RF系统中，信道以特定数据速率发送和接收数据分组。

工程师通常使用频率捷变来增强可靠性，允许系统在面对过多的信道噪声和数据包丢失时主动选择噪声较小的信道。

具有频率捷变的系统要求收发器快速切换信道，并且协议栈需要告知收发器选择哪个信道。

大多数低功耗2.4GHz收发器可以快速切换通道，但并非所有协议栈都具有内置频率捷变功能。

最新的ZigBee 2007 Pro规范和赛普拉斯专有的CyFi Star网络协议具有频率敏捷性，可防止干扰。

但是，频率捷变本身远远不足以确保2.4 GHz频段的无忧安全连接。

在采用频率捷变的一些实现中，仅当大量分组丢失导致网络连接失败时，系统才切换信道。

这并不理想，因为新的低噪声通道只能在网络连接失败后启用。

因此，频率捷变不足以防止系统故障，但只能从故障中恢复。

恢复功能对于可以容忍随机分组丢失的运动和休闲应用可能是足够的，但是一些应用（例如医疗设备和工业过程控制）不能容忍过度丢失数据分组。

频率捷变的另一个缺点是它假设在相关的RF频谱中总是存在无噪声信道。

在2.4 GHz频段，802.11g路由器等设备消耗22 MHz带宽，而802.11n路由器消耗高达40 MHz的带宽。

只有两个Wi-Fi路由器足以占据整个2.4 GHz频段，而其他系统很难找到未占用的低噪声信道，从而降低了频率捷变的有效性。

优化可靠性虽然仅靠频率灵活性不足以提供全面的可靠性，但我们可以通过实施动态数据速率来增强稳健性，以确保2.4 GHz频段内的无忧安全连接。

“动态数据速率”是指系统实时自动改变数据传输速率的能力。

显然，人们似乎总是喜欢使用最大传输速率。

例如，就移动电话而言，Apple iPhone可以在移动环境增强型数据速率全球系统（EDGE），第三代（3G）和Wi-Fi协议之间无缝切换，为用户提供尽可能高的数据速率。

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设计电池供电无线设备的嵌入式系统工程师主要关注收发器的电流消耗规格。

例如，工程师可能需要在两个收发器之间进行选择：一个在发送和接收模式下消耗10 mA，在睡眠模式下消耗0.5μA，另一个消耗两倍。

收发器模式和睡眠模式分别为20 mA和1μA。

我们可能会认为工程师会选择功率只有一半的收发器，但这需要从其他角度来考虑。

对于应用，假设第一个收发器在90％的时间处于睡眠状态，平均功耗约为1 mA（10 mA x 10％+0.5μAx90％）。

此外，我们假设另一个收发器使用DSSS技术，并且由于提高了抗噪性，因此与第一个收发器相比，传输数据所需的时间更少。

对于相同的应用，如果第二个收发器使用DSSS技术并比第一个收发器多睡5％，则第二个收发器的平均功耗也约为1mA（20mA）。

×5％+1μA×95％）。