LP扩展频谱传感器

它几乎是一个公认的公分母,物联网将智能传感器。事实上,每个人都将“感觉到的一切。“这些传感器会收集大量的数据,而且数据必须注入进行分析。这将发生在真正的时间,但它可以存储和转发,或收集需求。

拴在sensors-defined固定位置,在这种情况下,如电器、安全摄像头,娱乐中心,台式电脑等)的无线传感器不面临同样的挑战,但它们的弟兄。拴在传感器通常获得某种持续的电源;AC,太阳能、风能、充电电池等,是否他们是无线,。所以低功耗不是大问题了,虽然低能耗绿色项目仍然是一个主要标准。

最具挑战性的场景的无线智能传感器将在移动应用程序。应用程序会相差很大的智能传感器。低功耗无线传感器在哪里的一个例子找到一个家在衣物。另一个领域是“智能灰尘。“第三个是环境情报,或AMI(见相关文章)。对于这些,更多的物联网设备,这样的传感器是理想的技术,扩频(SS)使他们安全。最后,为了让他们小,重量轻,自主需要低功耗平台。本文以看看低功耗党卫军技术。

在许多情况下,大多数电力饿了无线传感器的元素是收音机。所以,尽可能低功率无线电,扩频通信链接的技术选择。良好的党卫军技术概述在这里。此外,还有大量的信息扩频进行剖析。

扩频超宽带,物联网——一个完美的婚姻
低功耗无线微传感器无线电设计有许多标准应满足。其中有一个较低的责任周期,低数据率,和短的传输范围——所有的物联网无线传感器的关键元素。作为一个偏离这些基本规则将有一个比例对传感器的作用,形成不利影响因素,所以重要的是要使用的最佳实践,与扩频无线低功耗设计。

的一个技术平台显示承诺是超宽带(UWB)收发器。晚,找到一个在传感器数据收集,所以会出现自然为物联网平台。今天,超宽频发现适用性等应用程序移动局域网,无线个人区域网(WPAN),无线监测、雷达、安全通信等,其中大部分将会发现家庭物联网。

超宽频的最突出的特点,优势和缺点,是一种近距离、低能量、高带宽技术。低功耗的物联网传感器,这正是医生命令。超宽频也是一个理想的平台,实现扩频调制方案由于其宽的带宽,这是一种扩频技术的要求。

超宽频基带无线电架构可以在CMOS植入,使其成本效益。它具有低功耗,因为责任低周期。它是多路径健壮由于传播信号的频率分集,它提供高容量,出于同样的原因。

超宽频覆盖下
超宽频信号通常是由快速上升时间的脉搏。脉冲集成,冲动是来自的导数的第一步。然后发送到该脉冲共振天线。这将创建一个超宽带在频域峰值(见图1)。

有很多方法来实现低功耗扩频设计,但底线是“每一点能量”的规则。

一个比较有趣的现象,使得超宽频适合传感器它运营能力限制功率的方案。这里有一个有趣的异常,与香农定理:

在哪里 是接收信号的平均功率, 在接收机噪声的平均功率,BW是带宽。从这个关系,可以看出,对于低数据率的应用,信噪比(信噪比)可以非常小的相对宽的带宽。因此低信噪比转化为低发射功率,这是理想的低功耗无线物联网传感器等应用程序。

然而,有一些挑战。扩频部分相当容易拨在功耗优化。然而,数字组件是有点困难,可以构成挑战。

一个组件,ADC,消耗功率相对于采样率。显然,更广泛的输入信号的带宽,提高ADC的采样率必须(系统的最大采样率被定义为奈奎斯特定理 ),将消耗更多的权力。,ADC必须有一个足够宽的带宽能够摘下的信号从噪声传播。更广泛的带宽,较弱的或者更复杂的信号,ADC必须更敏捷,再一次,它将消耗更多的权力。

一个解决方案,帮助这里是使用新一代低功耗单片机,从NXP等。“有很多传感器,需要保持清醒,连接到收音机,”罗斯Bannatyne说,总经理,大众市场产品线,微控制器NXP。“你不总是知道什么时候发送的数据,所以降低与非常低的备用电源单片机,或听模式电流需要设备的一部分。“这是特别关键的远程传感器很难到达。

系统设计考虑
最后,总体设计考虑SS系统必须考虑收购和同步时间(通常集中在所谓的“醒来”时间)。这个参数影响了系统的功率因数。DSSS醒来和FHSS系统有不同的参数。比FHSS DSSS快醒来,因此,耗能更低,其他条件都相同。然而,由于每个系统都有一些优势,调制方案的选择高度取决于应用程序。

低功耗传感器可以使用编码方案,但选择在很大程度上取决于应用程序。极低功率传感器,FHSS是更好的选择。为什么?因为这个方案更容易实现关键子系统的硬件、性能和功耗。

FHSS调制技术可以使用频移键控(移频键控),这是一个简单的调制方案,并允许使用直接变频的架构。FHSS传播代码适用于调制数据。这允许一个更高层次的集成,导致更好的功率控制。也容易重叠在跳跃载体通过数字技术。

DSSS,另一方面,应用代码承运人蔓延。这是一个更复杂的设计比FHSS因为载波调制是一个单独的步骤,需要额外的组件。例如,需要一个更复杂的同步电路使代码的数据序列。比FHSS也更安全,戒备森严的应用程序的一个更好的选择,因为DSSS信号可以隐藏在噪声地板这使得他们几乎听不清。

当然,有更多的技术之间的细微差别。即便如此,这些细微的差别只与更复杂的设计问题。例如,有其他形式的扩展频谱存在,比如time-hopping扩频(黑色)和一个清洁工承运人“唧唧喳喳”技术,线性的时间。最后,可以混合和匹配技术。所以你可以有一个混合系统,每种技术的组成元素。

扩频和物联网
扩频通信是非常安全、正确的开箱即用的。他们的本质使得它几乎不可能对所有的最先进的方法去妥协。政府自二战以来使用他们,他们仍然是最受欢迎的无线安全方案。

物联网,党卫军收音机似乎一个非常明显的安全风险的完美的解决方案——无线互连。它已经与很多目前的平台——蓝牙、无线个域网,SCADA、射频识别等。这是成熟,无论是在技术和规模经济。这很好理解,易于实现和广泛的兼容性基础。现在似乎党卫军将成为事实上的新兴的物联网,无线协议。