如何避免2.4G 頻段各種無線設(shè)備的干擾

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1、隨著越來越多的公司生產(chǎn)使用2.4GHz頻段的產(chǎn)品，設(shè)計人員必須處理來自其他信源的更多信號。管理免許可頻段的規(guī)定表明，您的設(shè)備必須考慮干擾問題。?????設(shè)計人員如何使處于這種苛刻條件下的2.4GHz解決方案獲得最大性能呢？產(chǎn)品往往在受控的實驗室環(huán)境下工作得很好，但在現(xiàn)場卻會由于受到其它2.4GHz解決方案的影響而使性能顯著下降。目前2.4GHz頻段下存在Wi-Fi、藍(lán)牙和ZigBee等不同標(biāo)準(zhǔn)，絕大多數(shù)產(chǎn)品是以標(biāo)準(zhǔn)制定者所提供的方法來實現(xiàn)，不過，通過控制協(xié)議，設(shè)計人員能通過一定的措施將其他信號源的干擾問題降至最低。?????在本文中，我們將探討2.4GHz無線系統(tǒng)中

2、的各種干擾控制技術(shù)，并介紹如何運(yùn)用低級工具實現(xiàn)2.4GHz設(shè)計方案中的頻率穩(wěn)定性。Wi-Fi?????跳頻擴(kuò)頻(FHSS)和直接序列擴(kuò)頻(DSSS)是兩種免許可2.4GHzISM頻段中射頻調(diào)制的方法。藍(lán)牙使用FHSS，而WirelessUSB、802.11b/g/a(也就是常說的Wi-Fi)和802.15.4(與上層網(wǎng)絡(luò)層相結(jié)合時稱作ZigBee)則使用DSSS。所有這些技術(shù)都工作于全球通用的ISM頻段(即2.400"2.483GHz)(見圖1)圖1：工作在2.4GHz頻段中無線系統(tǒng)的信號比較。?????采用Wi-Fi的主要推動因素是數(shù)據(jù)吞吐量。Wi-Fi通常用于計

3、算機(jī)和本地局域網(wǎng)(LAN)的連接(并通過LAN間接連接到因特網(wǎng)上)。目前大多數(shù)Wi-Fi設(shè)備為可每天充電的筆記本電腦或用市電供電的接入點(diǎn)，因此對供電問題并不敏感。?????Wi-Fi使用DSSS技術(shù)，每個通道的帶寬為22MHz，故允許同時采用三個均勻分布的通道而不會互相重疊。每個Wi-Fi接入點(diǎn)使用的通道均需手動配置；Wi-Fi客戶會搜索所有通道中的可用接入點(diǎn)。?????802.11采用一種稱為巴克(Barker)碼的11位偽隨機(jī)噪聲(PN)碼來對每一原始數(shù)據(jù)速率為1及2Mbps的信息位進(jìn)行編碼。為實現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)速率，802.11b通過補(bǔ)碼鍵控技術(shù)(CCK)將6個信

4、息位編碼為一個8碼片符號。?????CCK算法中有64個可以使用的符號，要求每個802.11b無線電設(shè)備均包括64個單獨(dú)的相關(guān)器(即用于將符號轉(zhuǎn)化為信息位的器件)，這雖然會增加無線電設(shè)備的復(fù)雜性與成本，但能將數(shù)據(jù)速率提高至11Mbps。藍(lán)牙?????藍(lán)牙技術(shù)則側(cè)重于蜂窩手機(jī)、耳機(jī)與PDA之間自適應(yīng)組網(wǎng)的互操作性。大多數(shù)藍(lán)牙設(shè)備都需要定期充電。?????藍(lán)牙采用FHSS并將2.4GHzISM頻段劃分成79個1MHz的通道。藍(lán)牙設(shè)備以偽隨機(jī)碼方式在這79個通道間每秒鐘跳1,600次。所連接藍(lán)牙設(shè)備被分組到稱為微網(wǎng)(piconet)的網(wǎng)絡(luò)中；每個微網(wǎng)均包括一個主設(shè)備和多達(dá)

5、7個有效從設(shè)備。每個微網(wǎng)的通道跳頻順序源于主設(shè)備的時鐘，所有從設(shè)備都必須保持與此時鐘同步。?????通過將數(shù)據(jù)包報頭中的每個位發(fā)送三次，可對所有數(shù)據(jù)包報頭執(zhí)行前向糾錯(FEC)。亦可將漢明(Hamming)碼用于某類數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)有效載荷的前向糾錯。漢明碼雖會對每一個數(shù)據(jù)包帶來50%的額外開銷，但能糾正每個15位碼字(每個15位碼字包含10個信息位)中所有一位錯誤并檢測兩位錯誤。表1WirelessUSB?????WirelessUSB設(shè)計旨在取代計算機(jī)輸入設(shè)備(鼠標(biāo)、鍵盤等)的有線連接，且其目標(biāo)還瞄準(zhǔn)無線傳感器市場。WirelessUSB設(shè)備無需定期充電，用堿性電池能

6、工作數(shù)月。?????WirelessUSB采用無線電信號技術(shù)，類似于藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)，但其采用DSSS而不是FHSS技術(shù)進(jìn)行調(diào)制。每個WirelessUSB通道寬度1MHz，允許WirelessUSB像藍(lán)牙那樣將2.4GHzISM頻段分為79個1MHz通道。?????WirelessUSB設(shè)備具有頻率捷變性，換言之，它們雖然采用“固定”通道，但在最初通道的鏈接質(zhì)量不佳時又能動態(tài)改變通道。?????WirelessUSB使用偽隨機(jī)噪聲(PN)碼對每個信息位進(jìn)行編碼。大多數(shù)WirelessUSB系統(tǒng)均使用兩個32碼片PN碼，以便在每個32碼片符號中可編碼兩個信息位。這種方案可糾

7、正多達(dá)3個碼片錯誤(每符號)，并能檢測到多達(dá)10個碼片錯誤(每符號)。盡管使用32碼片(有時甚至是64碼片)PN碼會將WirelessUSB的數(shù)據(jù)速率限制在62.5kbps上，但其數(shù)據(jù)完整性則遠(yuǎn)高于藍(lán)牙，尤其在噪聲環(huán)境下更是如此。ZigBee?????ZigBee設(shè)計旨在作為傳感和控制網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)化解決方案，大多數(shù)ZigBee設(shè)備都對用電非常敏感(如自動調(diào)溫器、安全感應(yīng)器等)，其電池壽命可以年來計算。?????ZigBee可采用868MHz頻段(歐洲)、915MHz頻段(北美)及2.4GHzISM頻段(全球)中的DSSS無線電信號。在2.4GHzISM頻段中定義了