鄰信道干擾(ACI)的來(lái)源以及射頻設計實(shí)踐

　　如果采用DC架構，去除了中頻(IF)上的聲表面波(SAW)濾波器，從而導致接收機鏈路中A/D轉換器上的干擾信號是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802.11信號。例如，GSM接收機使用DC架構，并且通過(guò)在大約26MHz上過(guò)采樣大約300KHz的帶寬GSM信號提供大約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)采樣所采用的信號幾乎百分之百都是像GSM信號這樣的窄帶信號，不可能是像802.11信號那樣的寬帶信號。

　　下面的圖5顯示了在A(yíng)/D轉換器上強ACI的效果。高級別的ACI導致產(chǎn)生在802.11信道的SIR中占據主導地位的噪聲層，從而由于造成要處理大氣噪聲與量化而削弱了WLAN信號的強度。

　　對于已經(jīng)實(shí)施OFDM調制方案的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，接收機鏈路中的快速傅里葉變換(FFT)已經(jīng)有所損耗。從而導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。

　　接收機

　　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接收機鏈路中的ACR過(guò)濾可以降低功耗，因為基帶處理器中A／D的采樣速率會(huì )有所下降。為了滿(mǎn)足防混淆的要求，將加重其他模擬過(guò)濾的負擔，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，因為這些射頻的前端是將近1GHz頻寬的信號。這就意味著(zhù)為接收機鏈路中的A／D轉換器提供數百兆赫的頻譜。包含在此信號中的可以是高功率脈沖雷達信號，該信號將在接收機鏈路中占據主導地位。

　　到目前為止，匯聚已經(jīng)成為電子領(lǐng)域的主要趨勢。在手機與PDA市場(chǎng)中，這意味著(zhù)匯聚的手持終端、智能電話(huà)、無(wú)線(xiàn)PDA以及多媒體設備，其中包括三種無(wú)線(xiàn)技術(shù)：蜂窩技術(shù)、802.11Wi-FiWLAN與藍牙。很多專(zhuān)家預測，具有成本優(yōu)勢的匯聚設備在2004年就將問(wèn)世。這種新型的移動(dòng)手持終端將側重MP3音樂(lè )、視頻流等多媒體應用。為了提供引人注目的用戶(hù)體驗，這些新型設備必須能夠充分利用由新一代蜂窩協(xié)議與基礎設施提供的更高數據速率以及高速WLAN連接。無(wú)線(xiàn)藍牙耳機及其他類(lèi)型的外設將為這些設備的便捷性與易用性增色不少。

　　藍牙與WLAN共存的問(wèn)題

　　圖7解釋了在WLAN熱點(diǎn)中如何使用這類(lèi)設備。在這種情形中，用戶(hù)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)設備的802.11調制解調器下載MP3或視頻流。此外，匯聚的設備還可以與藍牙耳機相連，以便進(jìn)行專(zhuān)用監聽(tīng)。

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

　　在當前藍牙標準1。0版本中指定的唯一共存解決方案需要藍牙與WLAN共享系統的媒體接入控制器(MAC)功能，以便在WLAN或藍牙的傳輸過(guò)程中，其他技術(shù)將保持空閑。在預定義的一段時(shí)間內獨占MAC之后，藍牙或WLAN將由其他技術(shù)對MAC進(jìn)行控制。

　　在WLAN上的流量較小，并且存在最少QoS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與藍牙之間出現共存干擾問(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)請求協(xié)議，以重新傳輸丟失或延遲的包。不幸的是，隨著(zhù)高級節能技術(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與藍牙共存的形勢越來(lái)越嚴峻，導致802.11AP無(wú)法感測相關(guān)的客戶(hù)端是否正在遭受來(lái)自藍牙設備或無(wú)繩電話(huà)的非WLAN干擾。采用排隊算法或調度例程對需要QoS功能的應用對AP進(jìn)行編程并不會(huì )緩解帶內干擾的問(wèn)題，因為AP并不能意識到干擾是否存在，因此根本無(wú)法圍繞干擾進(jìn)行調度。

　即使AP具備802.11的自動(dòng)響應隊列(ARQ)功能，鏈路的容錯能力也只能夠達到5%。隨著(zhù)接近并超過(guò)這一個(gè)百分點(diǎn)，必須增加AP上的包隊列大小，以便它們能夠存儲與重新匯編零星達到的包。通常需要QoS功能的多媒體應用(如高質(zhì)量音頻或MPEG2視頻)很快就背離了802.11標準對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(lèi)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(hù)端只使用802.11WLAN很小一部分帶寬。根據典型的經(jīng)驗法則，80%客戶(hù)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(hù)端通常向AP發(fā)送簡(jiǎn)短的確認包。此法則的例外情況是從客戶(hù)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字節的包，并且以可用比特速率(ABR)進(jìn)行傳輸。

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

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

　　如果WLAN與藍牙傳輸阻塞或彼此干擾，那么藍牙將對WLAN傳輸造成18%的時(shí)間干擾，因為藍牙需要在空中傳輸也需相同長(cháng)度的時(shí)間。反過(guò)來(lái)，WLAN傳輸將對藍牙傳輸造成不到1%的時(shí)間干擾。從而導致的結果是：加載適當數量的AP時(shí)，必須進(jìn)行藍牙傳輸，同時(shí)接收WLAN信號，簡(jiǎn)言之，必須同時(shí)運行PDA的藍牙與WLAN功能。

　　但是問(wèn)題隨之而來(lái)：在采用WLAN與藍牙技術(shù)的匯聚設備中，WLAN是否能夠從AP不斷接收下載內容，而不必考慮該設備藍牙子系統的操作模式？經(jīng)過(guò)對藍牙實(shí)施制定仔細的設計、規劃與部署決策，答案是肯定的。首先，設計人員必須利用藍牙1。2的功率控制(第3類(lèi)設備)功能，以及藍牙的自適應跳頻(AFH)。下面的圖8展示了AFH如何避免與WLAN操作發(fā)生直接的帶內干擾。

　　如果系統要部署功率控制技術(shù)，那么將按比例降低接收機鏈路中LNA上的藍牙功率，以便使邊帶能量級別落在2.4GHz頻帶內，而不必考慮ACR過(guò)濾。預計藍牙信號將達到-40到-50dBm的傳播損失。從而使藍牙傳輸的功率在-25dBm至-15dBm范圍內，以便保持鏈路中的低誤差率。圖9解釋了功率控制技術(shù)如何降低藍牙信道中的頻譜發(fā)送。

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

　　1)功率控制技術(shù)可以提供在藍牙與WLAN之間20dB的隔離。

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

　　為了簡(jiǎn)便起見(jiàn)，在此討論的內容將局限在采用超外差架構的接收機設計。圖10展示了接收機可以運行的情形之一。在上述的第一種情況中，設備的藍牙與WLAN之間存在20dB的隔離，那么接收機必須具有至少15dB的數字過(guò)濾。在第二種情況中，藍牙與WLAN之間不存在隔離，因此必須具有30dB的過(guò)濾和數字增益。針對第二種情況，還可以選擇將接收機限制在大約大于-60dBm的802.11信號上，其中對專(zhuān)門(mén)的過(guò)濾沒(méi)有任何要求。