智能射頻

　　如果可穿戴設備比眼鏡小很多，比如腕帶，置入到鞋內的器件，以及大點的藥丸等，那會怎樣呢？沒有足夠的空間容納大電池，就無法支持大功率，WiFi也就無法一直保持接通。無線方式轉向了藍牙或者功耗極低的短距離鏈路。集線器現在本身成為可穿戴設備，裝在皮帶上或者口袋里，與傳感器在一米距離內—如果只支持近場無線鏈路，那就可能會非常近。而任務劃分問題以很有趣的方式發生了變化。

　　一些難題反而促進了可穿戴設備的發展。至少要包括傳感器、查詢這些傳感器的控制器，以及無線接口。仔細的調整占空比，微小電池能夠支持這些負載——低能耗設備。但是，現在把計算放在哪里呢？

　　傳感器和第一級傳感器處理之間的帶寬成為很大的問題。無線鏈路能夠實時承載來自傳感器的原始數據流嗎？如果不能，能否把一些能耗花在提高鏈路帶寬，或者傳感器的本地處理上？如果系統用戶模型變化了，答案會不同嗎？

　　解決這一問題的一種途徑是重新思考射頻。設計人員傾向于在無線接口中放置基帶處理器，作為抗干擾黑盒。但是，創想技術公司的Parvathaneni建議深入了解其內部。例如，創想技術公司有一系列射頻處理單元（RPU）基帶處理器子系統，讓系統設計人員在兩方面更加自由。

　　Parvathaneni說，在內部，Ensigma RPU （圖2）包括了通用MIPS CPU內核，由一組特殊加速器提供支持。因此，功能是軟件定義的，用戶可以通過修改代碼來改變射頻空中接口。這是一方面的自由，您可以調整基帶所消耗的功率，以匹配特定無線鏈路的帶寬和距離要求。Parvathaneni還解釋說：“在很多情況下，空中接口為主任務的MIPS內核留下了空間。”因此，系統設計人員可以選擇空中接口標準，然后，將一組處理任務裝入到RPU中，不用改變硬件設計，隨時可以進行，以應對可穿戴系統工作模式的變化。在某些情況下，這種靈活性避免了在傳感器所在地采用MCU或者壓縮引擎。

　　圖2.創想技術公司的Ensigma Whisper實現了可編程基帶處理器以及MIPS內核和一組低功耗加速器

　　不限于射頻的無線

　　可穿戴傳感器越來越小，越來越輕，幾乎是一次性的，因此，支持空中接口的硬件和能耗等問題越來越重要。對此，IP創業公司Epic半導體提出了很有趣的建議，無線鏈路不采用射頻，而是其他的。據Epic的CTO，Wolf Richter，辦法是采用電場。

　　Epic出于三種不同目的而開發了一種使用外部電極的技術——小型的導體片或者導體箔。首先，電路從周圍電場獲得能量。在三到五秒內，設備能夠收集足夠的能量，為5 mW負載供電一段時間。Richter舉了一個例子，包括在運行速率是3 MHz的ARM Cortex-M0上執行任務，重新寫入15V電子墨水非易失顯示屏，或者短暫的激活30V印刷電路。

　　其次，Epic知識產權（IP）能夠檢測到調制電場的任何物理現象，就像一個典型的電容傳感器。Richter說，例如，設備可以檢測到大約三米附近出現的人。其他較普通的應用包括測量附近物體表面的介質常數——系統可以從中推斷出生物體的溫度、脈搏和肌肉活動。或者，在完全不同的環境中，傳感器可以從介質常數的變化來推斷出包裝好的肉類表面的腐敗程度。

　　最后，這一技術在雙向信號上可以使用相同的電極，通過監視并調制電極上的電場，實現無射頻近場通信。這樣，一個0.25 mm2硅片能夠為智能表面、貼片或者某些類似的介質提供電源、傳感和互聯功能。

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