2.4 GHz 无线系统中的各种干扰控制技术及频率稳定性实现介绍

赛普拉斯半导体 

        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 2.4 GHz 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，2.4 GHz 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 2.4 GHz 无线系统中的各种干扰控制技术，并介绍如何运用低级工具实现 2.4 GHz 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 2.4 GHz ISM 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"2.483 GHz)(见图 1)。
 

                                                                                                       图 1：工作在 2.4 GHz 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 22 MHz，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 11 Mbps。 

 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 *** 作性。大多数蓝牙设备都需要定期充电。 

        蓝牙采用 FHSS 并将 2.4GHz ISM 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 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。