RF4CE有何要求

消費電子射頻(RF4CE)聯(lián)盟是針對消費類電子產(chǎn)品遙控器的一種協(xié)議標準。松下、飛利浦、三星電子和索尼公司組成的企業(yè)聯(lián)盟正在推動這一標準化進程。它們的目標是，通過運用于遙控器的雙向RF通信實現(xiàn)高可靠性和眾多新穎功能，從而向消費者提供更多價值。

RF4CE的主要優(yōu)點是確保了遙控器和音頻/視頻 (A/V) 設備之間的互操作性，而紅外卻無法實現(xiàn)。這種協(xié)議的上層專為遙控器定義，而下層（包括物理層）使用IEEE 802.15.4標準。該標準被廣泛用于消費類電子和工業(yè)市場的各種專有協(xié)議，ZigBee和6LowPAN也基于該標準。其優(yōu)點包括低功耗、穩(wěn)健性、遠距離、2.4GHz頻帶全球部署以及成熟的器件市場。在對任何特定應用的射頻設備進行評估時，需要考慮大量的參數(shù)。本文將重點討論那些對典型遙控應用的用戶體驗產(chǎn)生重大影響的參數(shù)。

利用RF遙控器獲得更長的電池使用壽命
在一個遙控器系統(tǒng)中，遙控器通常為電池驅(qū)動，受控設備則為電源供電。這就使得兩種設備具有不同的功耗要求。

1遙控器
遙控器一般由電池供電，這些電池可輕松提供一個IEEE 802.15.4射頻所需的適當峰值電流（大約為30mA）。更為重要的是平均功耗，2xAA電池至少1年的電池使用壽命能滿足電視遙控器的一般要求。但是，低功耗的RF遙控器可以很輕松地實現(xiàn)數(shù)年的電池使用壽命。

IEEE 802.15.4射頻標準具有三種主要的功耗形式：接收模式功耗、發(fā)送模式功耗和睡眠模式功耗。這些功耗模式對平均功耗的影響取決于其量級和各模式占用時間的乘積。實際上，設備發(fā)送數(shù)據(jù)包所花費的時間與TX模式下消耗的電流同樣重要。遙控器被看作低占空比設備，這就是說它們大部分時候都處于睡眠模式，只是偶爾被喚醒使用射頻，如發(fā)送一條命令。然而，RF4CE等雙向RF遙控器協(xié)議實現(xiàn)了一些高級功能。例如，在遙控器上顯示設備狀態(tài)和分頁(paging)功能。這些功能要求遙控器在固定間隔時間內(nèi)自動喚醒，以收集受控設備數(shù)據(jù)。

可以用CC2430構(gòu)建一個每天按動按鈕50次的通用RF遙控器，其能實現(xiàn)分頁調(diào)度功能，而這種功能要求遙控器每隔5s醒來一次，以檢查是否正被受控設備輪詢。當沒有被命令或輪詢激活時，該設備便進入PM2睡眠模式，并等待按鈕按下或者睡眠計時器輪詢超時來喚醒。

當未實施分頁調(diào)度功能時，能量被睡眠期間的電流消耗。這種情況下，射頻設備擁有低于 1μA的平均功耗。實際上，兩節(jié)堿性AA電池的自放電大約為1μA。

2受控設備
當一個受控A/V設備開啟時，RF設備所用功耗一般并不大。這就是說，它可以一直保持開啟狀態(tài)，從而最小化接收命令的時延。但是，當受控設備處于待機模式下時，RF設備的功耗就會變大。

要獲得“能源之星”認證，電視在待機模式下的功耗就必須要（平均）低于1W。將來的一些標準和規(guī)定會有更為嚴格的要求，這樣一來，RF收發(fā)器的功耗預算就被縮減至數(shù)mA水平。降低RF收發(fā)器的功耗意味著其不能處于一種連續(xù)接收狀態(tài)下。因此，遙控器發(fā)出開啟命令的時延將會比受控設備開啟時發(fā)送的命令要長。

3共存性
圖1描述了典型的家庭配置，其由眾多2.4GHz RF設備包圍的A/V設備組成。這些設備通常包括Wi-Fi設備、無繩電話、微波爐、藍牙設備、ZigBee網(wǎng)絡等。許多設備工作在相同頻帶中時，互相之間可能會存在干擾。這些干擾會導致數(shù)據(jù)包丟失、功耗增加和通信時延。而有幾種方法可以減輕RF遙控器網(wǎng)絡中的這些影響。

圖1 典型的家庭無線環(huán)境

站在軟件遙控協(xié)議的立場上來說，減輕干擾影響的最有效方法是頻率捷變。它是一種算法，通過改變通道來響應破損的RF鏈接，直至找到一條干擾極少的通道為止。IEEE 802.15.4標準在2.4GHz頻帶中定義了16條通道，將它們編號為11～26。通常來說，切換到一條干擾極少的通道是有可能的；但是，干擾可能會總是存在于鄰近的一些通道中。IEEE 802.11射頻(Wi-Fi)使用了比IEEE 802.15.4更寬的通道便是一個例子。當數(shù)個Wi-Fi網(wǎng)絡同時存在的時候（見圖2），如果您的遙控器已經(jīng)移至Wi-Fi通道干擾極少的通道20，那么有源WiFi網(wǎng)絡使用通道6時鄰近通道就會存在干擾。

圖2 IEEE 802.11和IEEE 802.15.4通道方案