鄰信道干擾(ACI)的來(lái)源以及射頻設(shè)計(jì)實(shí)踐

隨著無(wú)線聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及其他無(wú)線技術(shù)在無(wú)許可限制的同一頻譜范圍內(nèi)的迅速推廣應(yīng)用，Wi-Fi(802.11)產(chǎn)品遭受的射頻(RF)干擾與日俱增，從而嚴(yán)重影響無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN)的數(shù)據(jù)吞吐性能。與此同時(shí)，對(duì)諸如多媒體音頻與視頻、流媒體、WLAN語(yǔ)音以及其他需要服務(wù)質(zhì)量(QoS)功能與較低分組誤差率的應(yīng)用等新型WLAN應(yīng)用，市場(chǎng)要求更高的數(shù)據(jù)吞吐速率。由于在環(huán)境中對(duì)WLAN設(shè)備的帶內(nèi)干擾與鄰帶干擾不斷增加，因此射頻與數(shù)字過(guò)濾的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。本文分析了鄰信道干擾(ACI)的來(lái)源以及射頻設(shè)計(jì)實(shí)踐，通過(guò)此實(shí)踐可以改善WLAN的相鄰信道抑制(ACR)而全面提高其性能。

　　概述

　　在2.4GHz與5.xGHx無(wú)許可限制的頻帶中，ACI問(wèn)題以及改善RF接收機(jī)的Wi-Fi與WLAN技術(shù)性能的需求已倍受制造商、系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員、集成商與美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)(FCC)的關(guān)注。事實(shí)上，在FCC發(fā)布用于802.11WLAN的額外250MHz頻譜(起始于5.4GHz)時(shí)，它就注明了不久將要針對(duì)WLAN擁擠頻譜帶調(diào)整有關(guān)規(guī)定。FCC近期可能發(fā)布一個(gè)“調(diào)查通知”(NOI)，以收集有關(guān)建立在該頻譜中設(shè)計(jì)射頻接收機(jī)的政府標(biāo)準(zhǔn)的可能性信息。

　　何謂標(biāo)樁？

　　在干擾問(wèn)題解決之前，WLAN市場(chǎng)的未來(lái)發(fā)展將大受影響。目前，WLAN接入點(diǎn)設(shè)備(AP)或客戶端基站將受到其它相鄰WLANAP與基站以及在同一無(wú)許可限制的頻帶中運(yùn)行的非802.11設(shè)備的干擾。該情況與移動(dòng)電話行業(yè)面臨的問(wèn)題類似，其使用信道頻率重用解決方案使該問(wèn)題得以解決。隨著802.11市場(chǎng)的發(fā)展與WLAN技術(shù)的使用密度不斷增大，該問(wèn)題在如下應(yīng)用中將愈演愈劣：

　　●公司/企業(yè)部署

　　●密集商務(wù)熱點(diǎn)部署(商業(yè)街等等)

　　●住宅公寓樓宇部署

　　●高密度市內(nèi)部署

　　許多干擾源會(huì)對(duì)WLAN的性能造成不利影響，包括以下非802.11設(shè)備：

　　●無(wú)繩電話(2.4或5.xGHz)

　　●藍(lán)牙個(gè)人區(qū)域聯(lián)網(wǎng)設(shè)備(2.4GHz)

　　●藍(lán)牙無(wú)線耳機(jī)是特殊的情況

　　●脈沖雷達(dá)(美國(guó)正在研究將5.4GHz頻帶用于脈沖雷達(dá))

　　●微波爐(在2.4GHz頻帶中50%的忙閑度將產(chǎn)生脈沖干擾)

　　●低能量RF光源(2.4GHz)

　　●采用包括蜂窩、藍(lán)牙與WLAN在內(nèi)的多種無(wú)線技術(shù)的集成設(shè)備、手持終端與PDA中假訊號(hào)RF噪聲

　　●滿足新興"全頻段"要求的寬頻帶5GHz設(shè)備

　　干擾還可能來(lái)源于相鄰的信道。在這種情況下，802.11系統(tǒng)的RF子系統(tǒng)與數(shù)字過(guò)濾的設(shè)計(jì)還可以對(duì)AP或基站的性能造成極大影響。此外，WLAN網(wǎng)絡(luò)的物理設(shè)計(jì)可以消除帶內(nèi)干擾的很多反射。通常由信號(hào)干擾比率(S/I或SIR)決定WLAN的性能，該比率的定義是數(shù)據(jù)信號(hào)與干擾信號(hào)的比率。對(duì)于WLAN的性能而言，SIR通常比信噪比(SNR)更加重要。下面的圖1解釋了這一概念。

　　顯然，由商用無(wú)線設(shè)備生成的信號(hào)不盡完美。的確，從802.11射頻發(fā)出的信號(hào)生成超出其許可頻帶范圍的一些能量，稱之為邊帶發(fā)射。這種情況也會(huì)出現(xiàn)在其他無(wú)線設(shè)備上，如藍(lán)牙、無(wú)繩電話以及其他與802.11占用相同頻帶的設(shè)備。雖然通過(guò)過(guò)濾可以將來(lái)自相鄰信道的RF干擾降至最低，但是此干擾還會(huì)生成旁瓣能量(sidelobeenergy)，此能量屬于802.11WLAN信號(hào)的通頻帶范圍內(nèi)。如果ACI比802.11信號(hào)強(qiáng)，來(lái)自ACI的邊帶能量將主導(dǎo)信道的噪聲層。如圖2所示。

　　WLANRF接收機(jī)可以設(shè)計(jì)為帶有有效的ACR，其可發(fā)送約具有802.11信號(hào)0.10帶寬的窄帶信號(hào)。這些窄帶信號(hào)包括無(wú)繩電話以及藍(lán)牙信號(hào)。然而，寬帶ACI可生成大量進(jìn)入802.11接收機(jī)通頻帶的邊帶能量。在這些條件下，鏈路裕度的數(shù)量或SIR的大小將對(duì)WLAN的數(shù)據(jù)吞吐量造成決定性的影響。

　　提供可跨越全世界無(wú)許可限制頻帶中所有頻率的5.xGHz射頻架構(gòu)是無(wú)線行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。下圖(圖3)展示了這些所謂的"全頻段"射頻是如何從5.150GHz到5.875GHz運(yùn)行的。若此波段射頻含有將于2007年生效的日本分配，則該范圍還可以擴(kuò)展到從4.9GHz到5.875GHz。假設(shè)此頻帶中存在某些高功率干擾源，如雷達(dá)與導(dǎo)航系統(tǒng)，那么全頻段射頻還需要一些級(jí)別的信道選擇性過(guò)濾才能避免由這些高功率干擾源造成的任何性能下降。

　　以上述內(nèi)容為背景，本白皮書(shū)的其余內(nèi)容將主要介紹以下內(nèi)容：

　　●可以對(duì)干擾提供相鄰信道抑制(ACR)的RF接收機(jī)設(shè)計(jì)；

　　●ACR過(guò)濾技術(shù)，可以在藍(lán)牙與802.11技術(shù)共存于同一產(chǎn)品平臺(tái)上的嵌入式應(yīng)用中實(shí)施該技術(shù)。特別強(qiáng)調(diào)在無(wú)線耳機(jī)中遇到的問(wèn)題；

　　●在密集的用戶環(huán)境中由相鄰802.11單元(cell)產(chǎn)生的干擾。

　　提供ACR的接收機(jī)設(shè)計(jì)

　　RF系統(tǒng)抑制源自相鄰信道干擾的能力主要取決于接收機(jī)的架構(gòu)。雖然目前可以使用幾種接收機(jī)架構(gòu)，但是由于在WLAN系統(tǒng)中普遍使用直接轉(zhuǎn)換(DC)與雙通道轉(zhuǎn)換或超外差(super-het)架構(gòu)，因此本白皮書(shū)只對(duì)這兩種架構(gòu)進(jìn)行分析。

　　為了在WLAN接收機(jī)的設(shè)計(jì)中融入有效的ACR功能，必須在接收機(jī)鏈路中考慮兩個(gè)要點(diǎn)。如下所示：

　　●低噪聲放大器(LNA)與IP3的輸入信號(hào)飽和度；

　　●在系統(tǒng)的信號(hào)基帶處理器中模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)的當(dāng)前信號(hào)級(jí)別。

　　在802.11系統(tǒng)中，大多數(shù)LNA的輸入信號(hào)級(jí)別在-20到-30dBm之間達(dá)到飽和。如果出現(xiàn)了超過(guò)此級(jí)別的強(qiáng)輸入信號(hào)，LNA將停止提供增益，并且實(shí)際上將抑制信號(hào)的非線性失真。精心設(shè)計(jì)的LNA能夠以高達(dá)-10至-15dBm的輸入級(jí)別進(jìn)行操作。當(dāng)輸入信號(hào)超過(guò)-10至-15dBm時(shí)，一些系統(tǒng)能夠繞過(guò)LNA。從而使輸入信號(hào)可高達(dá)+4dBm，但是折衷的結(jié)果是造成較低的接收機(jī)靈敏度。

在LNA的RF處理鏈路的另一端將輸入系統(tǒng)的A/D轉(zhuǎn)換器。這些轉(zhuǎn)換器具有有限的動(dòng)態(tài)范圍。因此，無(wú)法過(guò)濾出ACI，從而造成數(shù)字噪聲層在接收的信號(hào)中占據(jù)主導(dǎo)地位。假設(shè)WLAN射頻設(shè)計(jì)為至少具有20dB的數(shù)字過(guò)濾，那么ACI噪聲與802.11信號(hào)在A/D上的信號(hào)功率應(yīng)該是相同的(相等功率點(diǎn))。

　　表1顯示了2.4GHz頻帶中干擾源的示例。此表中有效的干擾數(shù)字(第5列)解釋了LNA的飽和點(diǎn)之所以如此重要的原因。

　　表1中的大多數(shù)干擾源均為窄帶設(shè)備，如：無(wú)繩電話或藍(lán)牙產(chǎn)品等。在很多情況下，該類產(chǎn)品可以在一米之內(nèi)或WLAN客戶端設(shè)備中進(jìn)行操作。即使有傳播損失，這些干擾源仍然可以為位于802.11接收機(jī)鏈路一端的LNA提供高達(dá)0dBm。

　　802.11接收機(jī)架構(gòu)

　　圖4將超外差接收機(jī)架構(gòu)與DC接收機(jī)架構(gòu)之間的差別進(jìn)行了對(duì)比。此示例假設(shè)源自無(wú)繩電話的相鄰窄帶強(qiáng)干擾為-15dBm，并且接收的WLAN信號(hào)級(jí)別的目標(biāo)是-80dBm。也就是說(shuō)在干擾與WLAN信號(hào)之間的接收功率相差將近65dBm。這種情況很容易發(fā)生，如某用戶可能一邊在與本地WLAN相連的便攜電腦上進(jìn)行工作，一邊用無(wú)繩電話聊天。

圖4顯示了超外差接收機(jī)架構(gòu)的過(guò)濾設(shè)計(jì)可以將ACI降低至可接受的級(jí)別。在至少具有20dB數(shù)字相鄰信道過(guò)濾的條件下，超外差接收機(jī)在不增加分組誤差率的情況下每秒能夠接收11兆位(Mbps)CCK或22MbpsPBCC802.11Wi-Fi信號(hào)。

　　如果采用DC架構(gòu)，去除了中頻(IF)上的聲表面波(SAW)濾波器，從而導(dǎo)致接收機(jī)鏈路中A/D轉(zhuǎn)換器上的干擾信號(hào)是40dB，高于可接受的程度。采用A/D上的過(guò)采樣與回遞抽取過(guò)濾(recursivedecimationfiltering)，仍然可以恢復(fù)802.11信號(hào)。例如，GSM接收機(jī)使用DC架構(gòu)，并且通過(guò)在大約26MHz上過(guò)采樣大約300KHz的帶寬GSM信號(hào)提供大約80dB的ACR。不幸的是，由于技術(shù)的局限性與電池供電產(chǎn)品的低功耗要求，過(guò)采樣所采用的信號(hào)幾乎百分之百都是像GSM信號(hào)這樣的窄帶信號(hào)，不可能是像802.11信號(hào)那樣的寬帶信號(hào)。

　　下面的圖5顯示了在A/D轉(zhuǎn)換器上強(qiáng)ACI的效果。高級(jí)別的ACI導(dǎo)致產(chǎn)生在802.11信道的SIR中占據(jù)主導(dǎo)地位的噪聲層，從而由于造成要處理大氣噪聲與量化而削弱了WLAN信號(hào)的強(qiáng)度。

　　對(duì)于已經(jīng)實(shí)施OFDM調(diào)制方案的WLAN來(lái)說(shuō)，從一個(gè)頻率接收器到另一個(gè)頻率接收器的往返傳輸過(guò)程中，接收機(jī)鏈路中的快速傅里葉變換(FFT)已經(jīng)有所損耗。從而導(dǎo)致帶外抑制層平均大約為25dB。圖6解釋了每個(gè)FFT接收器的SinX/X響應(yīng)。

　　接收機(jī)

　　雖然已經(jīng)超出了本白皮書(shū)探討的范圍，但是值得一提的是802.11接收機(jī)鏈路中的ACR過(guò)濾可以降低功耗，因?yàn)榛鶐幚砥髦蠥／D的采樣速率會(huì)有所下降。為了滿足防混淆的要求，將加重其他模擬過(guò)濾的負(fù)擔(dān)，而不是以更高的速率進(jìn)行采樣。在5GHz頻帶所謂的全頻段射頻中，這種防混淆的問(wèn)題尤為關(guān)鍵，因?yàn)檫@些射頻的前端是將近1GHz頻寬的信號(hào)。這就意味著為接收機(jī)鏈路中的A／D轉(zhuǎn)換器提供數(shù)百兆赫的頻譜。包含在此信號(hào)中的可以是高功率脈沖雷達(dá)信號(hào)，該信號(hào)將在接收機(jī)鏈路中占據(jù)主導(dǎo)地位。

　　到目前為止，匯聚已經(jīng)成為電子領(lǐng)域的主要趨勢(shì)。在手機(jī)與PDA市場(chǎng)中，這意味著匯聚的手持終端、智能電話、無(wú)線PDA以及多媒體設(shè)備，其中包括三種無(wú)線技術(shù)：蜂窩技術(shù)、802.11Wi-FiWLAN與藍(lán)牙。很多專家預(yù)測(cè)，具有成本優(yōu)勢(shì)的匯聚設(shè)備在2004年就將問(wèn)世。這種新型的移動(dòng)手持終端將側(cè)重MP3音樂(lè)、視頻流等多媒體應(yīng)用。為了提供引人注目的用戶體驗(yàn)，這些新型設(shè)備必須能夠充分利用由新一代蜂窩協(xié)議與基礎(chǔ)設(shè)施提供的更高數(shù)據(jù)速率以及高速WLAN連接。無(wú)線藍(lán)牙耳機(jī)及其他類型的外設(shè)將為這些設(shè)備的便捷性與易用性增色不少。

　　藍(lán)牙與WLAN共存的問(wèn)題

　　圖7解釋了在WLAN熱點(diǎn)中如何使用這類設(shè)備。在這種情形中，用戶可以通過(guò)WLAN在IP語(yǔ)音(VoIP)連接上進(jìn)行通信或可以通過(guò)設(shè)備的802.11調(diào)制解調(diào)器下載MP3或視頻流。此外，匯聚的設(shè)備還可以與藍(lán)牙耳機(jī)相連，以便進(jìn)行專用監(jiān)聽(tīng)。

　　圖7中描繪的這種使用情況不久就會(huì)出現(xiàn)于市場(chǎng)，但是用戶需要共存的解決方案才能充分利用此應(yīng)用中的所有無(wú)線技術(shù)。由于匯聚蜂窩電話／PDA設(shè)備中的藍(lán)牙與WLAN調(diào)制解調(diào)器是在同一無(wú)許可限制的頻帶中運(yùn)行的，因此它們會(huì)彼此相互干擾。此外，該區(qū)域中的其他802.11客戶端設(shè)備也將競(jìng)相訪問(wèn)作為匯聚蜂窩電話／PDA的同一WLAN接入點(diǎn)。

　　在當(dāng)前藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)1。0版本中指定的唯一共存解決方案需要藍(lán)牙與WLAN共享系統(tǒng)的媒體接入控制器(MAC)功能，以便在WLAN或藍(lán)牙的傳輸過(guò)程中，其他技術(shù)將保持空閑。在預(yù)定義的一段時(shí)間內(nèi)獨(dú)占MAC之后，藍(lán)牙或WLAN將由其他技術(shù)對(duì)MAC進(jìn)行控制。

　　在WLAN上的流量較小，并且存在最少Q(mào)oS激活的環(huán)境中，這種MAC時(shí)間共享的安排方式既可以避免WLAN與藍(lán)牙之間出現(xiàn)共存干擾問(wèn)題，同時(shí)也能夠提供可接受的性能。在這種環(huán)境中，WLAN接入點(diǎn)可以實(shí)施主動(dòng)的自動(dòng)請(qǐng)求協(xié)議，以重新傳輸丟失或延遲的包。不幸的是，隨著高級(jí)節(jié)能技術(shù)的部署及QoS服務(wù)的需求猛增，將迅速降低WLAN接入點(diǎn)(AP)單元中的性能。

　　例如，WLAN與藍(lán)牙共存的形勢(shì)越來(lái)越嚴(yán)峻，導(dǎo)致802.11AP無(wú)法感測(cè)相關(guān)的客戶端是否正在遭受來(lái)自藍(lán)牙設(shè)備或無(wú)繩電話的非WLAN干擾。采用排隊(duì)算法或調(diào)度例程對(duì)需要QoS功能的應(yīng)用對(duì)AP進(jìn)行編程并不會(huì)緩解帶內(nèi)干擾的問(wèn)題，因?yàn)锳P并不能意識(shí)到干擾是否存在，因此根本無(wú)法圍繞干擾進(jìn)行調(diào)度。

　即使AP具備802.11的自動(dòng)響應(yīng)隊(duì)列(ARQ)功能，鏈路的容錯(cuò)能力也只能夠達(dá)到5%。隨著接近并超過(guò)這一個(gè)百分點(diǎn)，必須增加AP上的包隊(duì)列大小，以便它們能夠存儲(chǔ)與重新匯編零星達(dá)到的包。通常需要QoS功能的多媒體應(yīng)用(如高質(zhì)量音頻或MPEG2視頻)很快就背離了802.11標(biāo)準(zhǔn)對(duì)QoS的定義。作為一個(gè)備選方案，將從需要QoS的鏈路中刪除ARQ，在這種情況下，語(yǔ)音性能會(huì)稍有改進(jìn)，具有低于2%的可接受包誤差率，但是任何種類的媒體流的性能都是不可接受的。

　　切記在傳輸模式中，WLAN客戶端只使用802.11WLAN很小一部分帶寬。根據(jù)典型的經(jīng)驗(yàn)法則，80%客戶端的活動(dòng)WLAN時(shí)間用來(lái)進(jìn)行接收，而只有20%的時(shí)間用來(lái)進(jìn)行傳輸。在進(jìn)行傳輸時(shí)，客戶端通常向AP發(fā)送簡(jiǎn)短的確認(rèn)包。此法則的例外情況是從客戶端進(jìn)行文件傳輸，但是在這些文件在傳輸過(guò)程中始終要被劃分為不超過(guò)1，500字節(jié)的包，并且以"可用比特速率"(ABR)進(jìn)行傳輸。

　　通過(guò)對(duì)圖7中列舉的匯聚WLAN／藍(lán)牙PDA示例應(yīng)用此信息與802.11操作的其他特點(diǎn)，得出的結(jié)論是在適度加載WLANAP的環(huán)境中需要同時(shí)進(jìn)行WLAN與藍(lán)牙操作。對(duì)此狀態(tài)的具體分析如下。

　　在圖7中列舉的與無(wú)線PDA相連的藍(lán)牙耳機(jī)最多具有700Kbps的鏈接帶寬，并不帶有協(xié)議開(kāi)銷。如果PDA的用戶從Internet上的服務(wù)器播放MP3音頻流文件，那么此應(yīng)用將需要大約128Kbps的藍(lán)牙帶寬，而總藍(lán)牙帶寬為700Kbps。藍(lán)牙信號(hào)在空中傳輸?shù)臅r(shí)間占18%。與此相比，相同的應(yīng)用只使用128Kbps的PDAWLAN帶寬，而總帶寬為11Mbps。此外，802.11操作將涉及確認(rèn)的傳輸(ACK)，同時(shí)接收MP3流。這些ACK的數(shù)量相當(dāng)于WLAN帶寬的1／16。也就是說(shuō)，客戶端執(zhí)行802.11傳輸只需花費(fèi)不到0。1%的時(shí)間。

　　如果WLAN與藍(lán)牙傳輸阻塞或彼此干擾，那么藍(lán)牙將對(duì)WLAN傳輸造成18%的時(shí)間干擾，因?yàn)樗{(lán)牙需要在空中傳輸也需相同長(zhǎng)度的時(shí)間。反過(guò)來(lái)，WLAN傳輸將對(duì)藍(lán)牙傳輸造成不到1%的時(shí)間干擾。從而導(dǎo)致的結(jié)果是：加載適當(dāng)數(shù)量的AP時(shí)，必須進(jìn)行藍(lán)牙傳輸，同時(shí)接收WLAN信號(hào)，簡(jiǎn)言之，必須同時(shí)運(yùn)行PDA的藍(lán)牙與WLAN功能。

　　但是問(wèn)題隨之而來(lái)：在采用WLAN與藍(lán)牙技術(shù)的匯聚設(shè)備中，WLAN是否能夠從AP不斷接收下載內(nèi)容，而不必考慮該設(shè)備藍(lán)牙子系統(tǒng)的操作模式？經(jīng)過(guò)對(duì)藍(lán)牙實(shí)施制定仔細(xì)的設(shè)計(jì)、規(guī)劃與部署決策，答案是肯定的。首先，設(shè)計(jì)人員必須利用藍(lán)牙1。2的功率控制(第3類設(shè)備)功能，以及藍(lán)牙的自適應(yīng)跳頻(AFH)。下面的圖8展示了AFH如何避免與WLAN操作發(fā)生直接的帶內(nèi)干擾。

　　如果系統(tǒng)要部署功率控制技術(shù)，那么將按比例降低接收機(jī)鏈路中LNA上的藍(lán)牙功率，以便使邊帶能量級(jí)別落在2.4GHz頻帶內(nèi)，而不必考慮ACR過(guò)濾。預(yù)計(jì)藍(lán)牙信號(hào)將達(dá)到-40到-50dBm的傳播損失。從而使藍(lán)牙傳輸?shù)墓β试?25dBm至-15dBm范圍內(nèi)，以便保持鏈路中的低誤差率。圖9解釋了功率控制技術(shù)如何降低藍(lán)牙信道中的頻譜發(fā)送。

　　檢查具有藍(lán)牙與802.11，以及其他一些操作特點(diǎn)的手持終端設(shè)備進(jìn)一步說(shuō)明了共存的問(wèn)題。在此示例中，假設(shè)手持終端設(shè)備具有一個(gè)0dBm藍(lán)牙發(fā)送器與一個(gè)802.11接收機(jī)，具有以下性能之一：

　　1)功率控制技術(shù)可以提供在藍(lán)牙與WLAN之間20dB的隔離。

　　2)在藍(lán)牙與802.11之間存在0dB的隔離，但是系統(tǒng)能夠在RF接收機(jī)鏈路中斷開(kāi)LNA。系統(tǒng)并不具有功率控制功能。

　　為了簡(jiǎn)便起見(jiàn)，在此討論的內(nèi)容將局限在采用超外差架構(gòu)的接收機(jī)設(shè)計(jì)。圖10展示了接收機(jī)可以運(yùn)行的情形之一。在上述的第一種情況中，設(shè)備的藍(lán)牙與WLAN之間存在20dB的隔離，那么接收機(jī)必須具有至少15dB的數(shù)字過(guò)濾。在第二種情況中，藍(lán)牙與WLAN之間不存在隔離，因此必須具有30dB的過(guò)濾和數(shù)字增益。針對(duì)第二種情況，還可以選擇將接收機(jī)限制在大約大于-60dBm的802.11信號(hào)上，其中對(duì)專門的過(guò)濾沒(méi)有任何要求。

此示例顯示了超外差接收機(jī)可通過(guò)采用功率控制技術(shù)獲得20dB的隔離，從而實(shí)現(xiàn)連續(xù)的802.11與排序的藍(lán)牙(collatedBluetooth)操作。如果在系統(tǒng)的藍(lán)牙與802.11之間添加MAC級(jí)別的時(shí)間協(xié)調(diào)，那么WLAN傳輸干擾對(duì)藍(lán)牙發(fā)送器所造成的影響將會(huì)降至最低。從而實(shí)際上可以在WLAN單元上存在任何流量負(fù)載或覆蓋要求的情況下，幾乎無(wú)縫同步操作藍(lán)牙以及WLAN。

　　帶內(nèi)干擾與鏈路預(yù)算

　　本部分討論了帶內(nèi)干擾及其對(duì)限制WLAN的RF鏈路的影響。為了說(shuō)明該問(wèn)題，我們簡(jiǎn)單介紹由兩個(gè)802.11接入點(diǎn)引起的干擾，但該分析同樣適用于由藍(lán)牙、無(wú)繩電話或微波爐引起的帶內(nèi)干擾。

　　802.11AP的信號(hào)傳播損耗取決于環(huán)境，但一般而言，信號(hào)損耗是AP到用戶之間距離的函數(shù)。在理想的視距條件下，信號(hào)損耗與距離的平方(R2)成正比。一般在實(shí)際環(huán)境中，信號(hào)損耗可表示成距離的立方(R3)。在不利的條件下，信號(hào)損耗通常等于距離的四次方(R4)。

　　此外，特殊802.11AP的范圍也是幾個(gè)其它因子的函數(shù)，包括AP的傳送功率(通常為20dBm)、天線增益以及用于某調(diào)制的接收機(jī)的靈敏度。在本例中，假設(shè)天線為一般的全向天線，其增益為0dB。更復(fù)雜的調(diào)制方案需要更高的信噪比(SNR)，以便能夠以某個(gè)位誤差率(BER)接收802.11信號(hào)。要獲得更高的SNR，接收機(jī)必須具有更高的靈敏度與／或發(fā)射信號(hào)的范圍必須成比例縮小。

　　表2顯示了802.11g與802.11b的不同調(diào)制方案如何影響SNR、接收機(jī)靈敏度及信號(hào)范圍。請(qǐng)注意，采用CCK調(diào)制的802.11b與采用PBCC調(diào)制的802.11b具有相同的SNR。

　　從該表可以看出，如果在實(shí)際設(shè)置中，信號(hào)傳播損耗一般為R3，則采用CCK調(diào)制的11-MbpsAP或采用PBCC調(diào)制的22-MbpsAP的相應(yīng)范圍大約為400英尺。假設(shè)一般郊區(qū)范圍大約為200英尺，隨著802.11的部署越來(lái)越密集，相鄰小區(qū)AP的戶與戶之間的干擾發(fā)生的機(jī)率也越大。單個(gè)居住單元的最不利情形為并排房屋中的兩個(gè)AP可能僅間隔10英尺的空間及兩堵墻。在復(fù)雜的公寓式結(jié)構(gòu)中，兩個(gè)或多個(gè)AP的間隔可能僅為一堵墻或一層地板，因而使得帶內(nèi)干擾面臨更嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。一般公寓的寬度不大于100英尺，僅為郊區(qū)房屋寬度的一半。

值得一提的是，通過(guò)具有22-MbpsAP的802.11電池(采用TI開(kāi)發(fā)的PBCC調(diào)制方案)的平均數(shù)據(jù)吞吐量非常合理。表3顯示了在不同級(jí)別的信號(hào)傳播損耗下，不同調(diào)制的平均數(shù)據(jù)吞吐速率。假設(shè)在大多數(shù)現(xiàn)有設(shè)置的情況下，信號(hào)損耗通常為R3。最重要的是，從表3中可以看出，在整個(gè)電池上，PBCC的平均數(shù)據(jù)速率幾乎比CCK調(diào)制高出了一倍。PBCC與CCK具有相同的靈敏度，因此也具有相同的范圍。此外，從這些平均數(shù)據(jù)速率圖形中可以看出，當(dāng)一個(gè)電池中采用多種調(diào)制方案時(shí)，可以使吞吐量稍微提高5%至10%。借助多個(gè)調(diào)制方案，可以為客戶提供最佳的數(shù)據(jù)速率及范圍。PBCC調(diào)制的802.11b具有相同的SNR。

　　帶內(nèi)信號(hào)與干擾分析

　　圖11說(shuō)明了兩個(gè)相鄰的AP怎樣才會(huì)產(chǎn)生相互干擾的問(wèn)題。當(dāng)兩個(gè)RF信號(hào)源(如兩個(gè)AP)放得很近時(shí)，熱噪聲與路徑損失就成為第二大要考慮的因素，因?yàn)閹?nèi)干擾將對(duì)AP的有效范圍及數(shù)據(jù)速率產(chǎn)生主要影響。如圖所示，帶內(nèi)RF干擾會(huì)使AP在其覆蓋區(qū)域的大部分范圍內(nèi)失效。

　　表4對(duì)圖11中所示的兩個(gè)AP的帶內(nèi)干擾問(wèn)題進(jìn)行了定量分析。這一分析假設(shè)未實(shí)施任何技術(shù)(如電源控制)來(lái)緩解某些問(wèn)題。表4中的數(shù)據(jù)來(lái)源于兩個(gè)802.11AP的一般城區(qū)部署。這兩個(gè)AP的發(fā)射功率均為20dBm，它們相隔的距離為25米(大約75英尺)，并且它們的信號(hào)傳播損耗為R3。根據(jù)每個(gè)AP到這兩者中點(diǎn)的距離來(lái)分析SIR。表4顯示了不同距離的SIR以及各SIR級(jí)所支持的數(shù)據(jù)速率。

　　這一分析指出了帶內(nèi)干擾的致命影響。例如，采用PBCC調(diào)制的AP通常有效范圍為135米以上，但帶內(nèi)干擾會(huì)使其有效范圍縮小到僅為7。5米。而且，采用54MbpsOFDM調(diào)制的802.11gAP應(yīng)具有近40米的有效范圍，但由于帶內(nèi)干擾的影響，其覆蓋范圍僅限于2。5米。

　　如今，由于802.11WLAN應(yīng)用相對(duì)較少，而大多數(shù)應(yīng)用均要求較小的WLAN帶寬，而且可快速糾正發(fā)射過(guò)程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤，因此很少會(huì)注意到從一個(gè)AP到另一個(gè)AP的帶內(nèi)RF干擾。但是，隨著WLAN技術(shù)變得越來(lái)越普及，要求QoS能力的較高帶寬應(yīng)用越來(lái)越多，使得帶內(nèi)干擾也隨之增加。實(shí)際上，由802.11技術(shù)引起的帶內(nèi)干擾在高密度辦公室以及諸如市區(qū)住宅、住戶共有公寓及公寓等住所將變得越來(lái)越嚴(yán)重。

　　電源控制對(duì)帶內(nèi)干擾的影響

　　過(guò)去，需要在移動(dòng)設(shè)備中使用先進(jìn)的電源控制技術(shù)來(lái)降低功耗并延長(zhǎng)電池使用壽命?，F(xiàn)在，電源控制的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)脫穎而出。在采用802.11的系統(tǒng)或設(shè)備中，電源控制可以降低帶內(nèi)干擾。例如，假設(shè)開(kāi)環(huán)電源控制的精度為1dB，在同一個(gè)RF信道上，相互距離較近的兩個(gè)AP之間的平均干擾可降低6dB。在較小的802.11電池中，電源控制可更進(jìn)一步降低干擾。

　　表5顯示了電源控制技術(shù)對(duì)不同距離AP的SIR以及各SIR級(jí)支持的相應(yīng)調(diào)制功能的影響。

　　即使信號(hào)仍受帶內(nèi)干擾的限制，電源控制技術(shù)也能將帶內(nèi)干擾平均降低6dB，從而可將AP的范圍提高25%。在實(shí)際應(yīng)用中，隨著部署的WLAN越來(lái)越多，高寬帶QoS應(yīng)用變得越來(lái)越規(guī)范，可能會(huì)采用包括電源控制、自動(dòng)選頻以及多頻帶(2.4GHz與5.xGHz)在內(nèi)的幾種戰(zhàn)略措施來(lái)增加RF信道選項(xiàng)。

　　預(yù)期的干擾問(wèn)題

　　在未來(lái)幾年內(nèi)，隨著無(wú)線局域網(wǎng)在居民及辦公環(huán)境中變得越來(lái)越普遍，設(shè)備制造商在進(jìn)行接收機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)必須謹(jǐn)慎考慮兩個(gè)潛在的問(wèn)題。這兩個(gè)問(wèn)題是：

　　1)RF源因信道靠近無(wú)許可限制的802.11頻帶產(chǎn)生的非WLAN干擾。這可能來(lái)自藍(lán)牙設(shè)備、無(wú)繩電話或微波。

　　2)由一個(gè)802.11AP或客戶機(jī)到另一個(gè)802.11AP或客戶機(jī)引起的帶內(nèi)干擾。隨著WLAN技術(shù)的廣泛應(yīng)用及其越來(lái)越密集，該問(wèn)題必然會(huì)更加嚴(yán)重。

　　通過(guò)遵循考慮周到的設(shè)計(jì)實(shí)踐，可以采用適當(dāng)?shù)泥徯诺酪种?ACR)功能來(lái)開(kāi)發(fā)802.11接收機(jī)，以克服WLAN部署中遇到的大量鄰信道干擾(ACI)問(wèn)題。此外，還可在WLAN接收機(jī)及發(fā)送器的設(shè)計(jì)中采用電源控制及其它戰(zhàn)略，以便在出現(xiàn)帶內(nèi)RF干擾時(shí)大大提高AP與客戶機(jī)的數(shù)據(jù)吞吐量及范圍性能。

　　總之，那些可提供令人滿意、引人注目的用戶體驗(yàn)的802.11WLAN設(shè)備供應(yīng)商將在市場(chǎng)中取得成功。注重在WLAN設(shè)備中實(shí)施WLAN芯片組的設(shè)計(jì)質(zhì)量，將對(duì)確保用戶滿意度起著重要的作用。