如何避免2.4G 频段各种无线设备的干扰

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1、随着越来越多的公司生产使用2.4GHz频段的产品，设计人员必须处理来自其他信源的更多信号。管理免许可频段的规定表明，您的设备必须考虑干扰问题。     设计人员如何使处于这种苛刻条件下的2.4GHz解决方案获得最大性能呢？产品往往在受控的实验室环境下工作得很好，但在现场却会由于受到其它2.4GHz解决方案的影响而使性能显著下降。目前2.4GHz频段下存在Wi-Fi、蓝牙和ZigBee等不同标准，绝大多数产品是以标准制定者所提供的方法来实现，不过，通过控制协议，设计人员能通过一定的措施将其他信号源的干扰问题降至最低。     在本文中，我们将探讨2.4GHz无线系统中

2、的各种干扰控制技术，并介绍如何运用低级工具实现2.4GHz设计方案中的频率稳定性。Wi-Fi     跳频扩频(FHSS)和直接序列扩频(DSSS)是两种免许可2.4GHzISM频段中射频调制的方法。蓝牙使用FHSS，而WirelessUSB、802.11b/g/a(也就是常说的Wi-Fi)和802.15.4(与上层网络层相结合时称作ZigBee)则使用DSSS。所有这些技术都工作于全球通用的ISM频段(即2.400"2.483GHz)(见图1)图1：工作在2.4GHz频段中无线系统的信号比较。     采用Wi-Fi的主要推动因素是数据吞吐量。Wi-Fi通常用于计

3、算机和本地局域网(LAN)的连接(并通过LAN间接连接到因特网上)。目前大多数Wi-Fi设备为可每天充电的笔记本电脑或用市电供电的接入点，因此对供电问题并不敏感。     Wi-Fi使用DSSS技术，每个通道的带宽为22MHz，故允许同时采用三个均匀分布的通道而不会互相重叠。每个Wi-Fi接入点使用的通道均需手动配置；Wi-Fi客户会搜索所有通道中的可用接入点。     802.11采用一种称为巴克(Barker)码的11位伪随机噪声(PN)码来对每一原始数据速率为1及2Mbps的信息位进行编码。为实现更高的数据速率，802.11b通过补码键控技术(CCK)将6个信

4、息位编码为一个8码片符号。     CCK算法中有64个可以使用的符号，要求每个802.11b无线电设备均包括64个单独的相关器(即用于将符号转化为信息位的器件)，这虽然会增加无线电设备的复杂性与成本，但能将数据速率提高至11Mbps。蓝牙     蓝牙技术则侧重于蜂窝手机、耳机与PDA之间自适应组网的互操作性。大多数蓝牙设备都需要定期充电。     蓝牙采用FHSS并将2.4GHzISM频段划分成79个1MHz的通道。蓝牙设备以伪随机码方式在这79个通道间每秒钟跳1,600次。所连接蓝牙设备被分组到称为微网(piconet)的网络中；每个微网均包括一个主设备和多达

5、7个有效从设备。每个微网的通道跳频顺序源于主设备的时钟，所有从设备都必须保持与此时钟同步。     通过将数据包报头中的每个位发送三次，可对所有数据包报头执行前向纠错(FEC)。亦可将汉明(Hamming)码用于某类数据包数据有效载荷的前向纠错。汉明码虽会对每一个数据包带来50%的额外开销，但能纠正每个15位码字(每个15位码字包含10个信息位)中所有一位错误并检测两位错误。表1WirelessUSB     WirelessUSB设计旨在取代计算机输入设备(鼠标、键盘等)的有线连接，且其目标还瞄准无线传感器市场。WirelessUSB设备无需定期充电，用碱性电池能

6、工作数月。     WirelessUSB采用无线电信号技术，类似于蓝牙标准，但其采用DSSS而不是FHSS技术进行调制。每个WirelessUSB通道宽度1MHz，允许WirelessUSB像蓝牙那样将2.4GHzISM频段分为79个1MHz通道。     WirelessUSB设备具有频率捷变性，换言之，它们虽然采用“固定”通道，但在最初通道的链接质量不佳时又能动态改变通道。     WirelessUSB使用伪随机噪声(PN)码对每个信息位进行编码。大多数WirelessUSB系统均使用两个32码片PN码，以便在每个32码片符号中可编码两个信息位。这种方案可纠

7、正多达3个码片错误(每符号)，并能检测到多达10个码片错误(每符号)。尽管使用32码片(有时甚至是64码片)PN码会将WirelessUSB的数据速率限制在62.5kbps上，但其数据完整性则远高于蓝牙，尤其在噪声环境下更是如此。ZigBee     ZigBee设计旨在作为传感和控制网络的标准化解决方案，大多数ZigBee设备都对用电非常敏感(如自动调温器、安全感应器等)，其电池寿命可以年来计算。     ZigBee可采用868MHz频段(欧洲)、915MHz频段(北美)及2.4GHzISM频段(全球)中的DSSS无线电信号。在2.4GHzISM频段中定义了