相鄰信道抑制/干擾對802.11 WLAN的影響分析

此示例顯示了超外差接收機可通過(guò)采用功率控制技術(shù)獲得20dB的隔離，從而實(shí)現連續的802.11與排序的藍牙(collatedBluetooth)操作。如果在系統的藍牙與802.11之間添加MAC級別的時(shí)間協(xié)調，那么WLAN傳輸干擾對藍牙發(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載或覆蓋要求的情況下，幾乎無(wú)縫同步操作藍牙以及WLAN。

帶內干擾與鏈路預算

本部分討論了帶內干擾及其對限制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牙、無(wú)繩電話(huà)或微波爐引起的帶內干擾。

802.11AP的信號傳播損耗取決于環(huán)境，但一般而言，信號損耗是AP到用戶(hù)之間距離的函數。在理想的視距條件下，信號損耗與距離的平方(R2)成正比。一般在實(shí)際環(huán)境中，信號損耗可表示成距離的立方(R3)。在不利的條件下，信號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，包括AP的傳送功率(通常為20dBm)、天線(xiàn)增益以及用于某調制的接收機的靈敏度。在本例中，假設天線(xiàn)為一般的全向天線(xiàn)，其增益為0dB。更復雜的調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。要獲得更高的SNR，接收機必須具有更高的靈敏度與/或發(fā)射信號的范圍必須成比例縮小。

表2顯示了802.11g與802.11b的不同調制方案如何影響SNR、接收機靈敏度及信號范圍。請注意，采用CCK調制的802.11b與采用PBCC調制的802.11b具有相同的SNR。

從該表可以看出，如果在實(shí)際設置中，信號傳播損耗一般為R3，則采用CCK調制的11-MbpsAP或采用PBCC調制的22-MbpsAP的相應范圍大約為400英尺。假設一般郊區范圍大約為200英尺，隨著(zhù)802.11的部署越來(lái)越密集，相鄰小區AP的戶(hù)與戶(hù)之間的干擾發(fā)生的機率也越大。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。在復雜的公寓式結構中，兩個(gè)或多個(gè)AP的間隔可能僅為一堵墻或一層地板，因而使得帶內干擾面臨更嚴峻的挑戰。一般公寓的寬度不大于100英尺，僅為郊區房屋寬度的一半。

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調制方案)的平均數據吞吐量非常合理。表3顯示了在不同級別的信號傳播損耗下，不同調制的平均數據吞吐速率。假設在大多數現有設置的情況下，信號損耗通常為R3。最重要的是，從表3中可以看出，在整個(gè)電池上，PBCC的平均數據速率幾乎比CCK調制高出了一倍。PBCC與CCK具有相同的靈敏度，因此也具有相同的范圍。此外，從這些平均數據速率圖形中可以看出，當一個(gè)電池中采用多種調制方案時(shí)，可以使吞吐量稍微提高5%至10%。借助多個(gè)調制方案，可以為客戶(hù)提供最佳的數據速率及范圍。PBCC調制的802.11b具有相同的SNR。

帶內信號與干擾分析

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。當兩個(gè)RF信號源(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，因為帶內干擾將對AP的有效范圍及數據速率產(chǎn)生主要影響。如圖所示，帶內RF干擾會(huì )使AP在其覆蓋區域的大部分范圍內失效。

表4對圖11中所示的兩個(gè)AP的帶內干擾問(wèn)題進(jìn)行了定量分析。這一分析假設未實(shí)施任何技術(shù)(如電源控制)來(lái)緩解某些問(wèn)題。表4中的數據來(lái)源于兩個(gè)802.11AP的一般城區部署。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)，并且它們的信號傳播損耗為R3。根據每個(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級所支持的數據速率。

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

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

電源控制對帶內干擾的影響

過(guò)去，需要在移動(dòng)設備中使用先進(jìn)的電源控制技術(shù)來(lái)降低功耗并延長(cháng)電池使用壽命?，F在，電源控制的另一個(gè)優(yōu)勢脫穎而出。在采用802.11的系統或設備中，電源控制可以降低帶內干擾。例如，假設開(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)對不同距離AP的SIR以及各SIR級支持的相應調制功能的影響。

即使信號仍受帶內干擾的限制，電源控制技術(shù)也能將帶內干擾平均降低6dB，從而可將AP的范圍提高25%。在實(shí)際應用中，隨著(zhù)部署的WLAN越來(lái)越多，高寬帶QoS應用變得越來(lái)越規范，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)在內的幾種戰略措施來(lái)增加RF信道選項。

預期的干擾問(wèn)題

在未來(lái)幾年內，隨著(zhù)無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)在居民及辦公環(huán)境中變得越來(lái)越普遍，設備制造商在進(jìn)行接收機設計時(shí)必須謹慎考慮兩個(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)自藍牙設備、無(wú)繩電話(huà)或微波。

2)由一個(gè)802.11AP或客戶(hù)機到另一個(gè)802.11AP或客戶(hù)機引起的帶內干擾。隨著(zhù)WLAN技術(shù)的廣泛應用及其越來(lái)越密集，該問(wèn)題必然會(huì )更加嚴重。

通過(guò)遵循考慮周到的設計實(shí)踐，可以采用適當的鄰信道抑制(ACR)功能來(lái)開(kāi)發(fā)802.11接收機，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接收機及發(fā)送器的設計中采用電源控制及其它戰略，以便在出現帶內RF干擾時(shí)大大提高AP與客戶(hù)機的數據吞吐量及范圍性能。

總之，那些可提供令人滿(mǎn)意、引人注目的用戶(hù)體驗的802.11WLAN設備供應商將在市場(chǎng)中取得成功。注重在WLAN設備中實(shí)施WLAN芯片組的設計質(zhì)量，將對確保用戶(hù)滿(mǎn)意度起著(zhù)重要的作用。