嵌入式無線系統(tǒng)應(yīng)用中可靠性和功耗的關(guān)系及優(yōu)化方法

　　依靠RF頻譜應(yīng)用，捷變性可以有或多或少的空間。例如，由于頻率分配的緣故，低頻解決方案比高頻解決方案的空間較小。2.4GHz解決方案支持約100MHz的可用頻譜，而900MHz解決方案僅支持約26MHz的空間。通道大小也是影響RF捷變性的一個重要因素。通道尺寸越小，頻譜中捷變性的空間就越大，從而能以更高的RF捷變性來避免干擾，在干擾信號間找到干擾最小的工作頻率。例如，就2.4GHz無線解決方案而言，基于802.15.4的解決方案一般寬度為5MHz，只有16個可用的通道，而寬度為1MHz的解決方案通常支持80個可用通道，因此能在更多通道間移動以避免干擾。

　　因此，可靠性與RF頻譜應(yīng)用的鏈路預(yù)算與RF捷變性成正比。鏈路預(yù)算越大，RF捷變性就越高，在同一RF頻譜上的給定無線解決方案的可靠性就越高。此外，盡管某些解決方案在給定環(huán)境下針對某一RF頻譜性能出色，如布滿水管的工廠中的低頻通信，但這種解決方案的性能仍比不上最大化鏈路預(yù)算和RF捷變性的較高頻率解決方案。因此，盡管差別很難量化，我們?nèi)院苋菀桌斫獗容^無線解決方案時的邏輯，以及最大化系統(tǒng)睡眠時間并減少功耗的方法。

　　優(yōu)化可靠性和功率效率

　　嵌入式無線解決方案的另一新術(shù)語是功率效率，即系統(tǒng)通過有源和無源技術(shù)來最小化功耗的量度。效率越高，節(jié)約的電力就越多。大多數(shù)時間都處于睡眠模式最低功耗狀態(tài)下的高可靠性系統(tǒng)，其功率效率一般比擁有較低的發(fā)送和接收狀態(tài)、但可靠性不足的其他系統(tǒng)更高，因為這些系統(tǒng)處于休眠模式的時間較短。因此，可靠性是反映系統(tǒng)真實功率效率的主要指標。

　　可靠性和功率效率機制協(xié)作可最大化節(jié)能效果，不過除了上述機制，還能采用其他技術(shù)來提高功率效率，并盡可能減小對系統(tǒng)可靠性的影響。這些技術(shù)包括控制動態(tài)數(shù)據(jù)速率、輸出功率級別的活動鏈路和電源管理等系統(tǒng)行為。通過最小化不必要的輸出功率，持續(xù)關(guān)注最小化輸出功率以確保只使用通信所必須的最低功耗解決方案，不僅可靠，而且節(jié)能。此外，如果解決方案能根據(jù)環(huán)境條件調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)速率，并盡可能縮短空中通信時間，也可以最小化系統(tǒng)功耗，提高功率效率。這種節(jié)能技術(shù)盡管在無線電技術(shù)領(lǐng)域并不算新生事物，但在確保系統(tǒng)致力于真正最小化系統(tǒng)功耗方面確實是一項新技術(shù)。

　　本文小結(jié)

　　可靠性是解決方案節(jié)能效果的主要指標，也可優(yōu)化最大化系統(tǒng)休眠時間及最小化通信時間。最后，也指出了比較組件數(shù)據(jù)表的典型方法不能解決功率效率和可靠性等系統(tǒng)級功能的原因。雖然測量系統(tǒng)中使用組件的典型功耗是比較無線解決方案更傳統(tǒng)的方法，但其不能全面反映出特定解決方案最小化系統(tǒng)功耗的情況。例如，大多數(shù)時間都處于最低功耗的睡眠模式下的高可靠性系統(tǒng)，比擁有較低發(fā)送和接收功率級別但不太可靠的其他系統(tǒng)更節(jié)能，并能保存最大量的系統(tǒng)電力。這是因為這些不太可靠的系統(tǒng)處于休眠模式的時間較短，而重復(fù)發(fā)射或通信的時間較多。