基于相鄰信道抑制/干擾對802.11 WLAN的影響分析

下面的圖5顯示了在A/D轉(zhuǎn)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(jù)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)實施OFDM調(diào)制方案的WLAN來說，從一個頻率接收器到另一個頻率接收器的往返傳輸過程中，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FFT接收器的SinX/X響應。

接收機

雖然已經(jīng)超出了本白皮書探討的范圍，但是值得一提的是802.11接收機鏈路中的ACR過濾可以降低功耗，因為基帶處理器中A/D的采樣速率會有所下降。為了滿足防混淆的要求，將加重其他模擬過濾的負擔，而不是以更高的速率進行采樣。在5GHz頻帶所謂的全頻段射頻中，這種防混淆的問題尤為關(guān)鍵，因為這些射頻的前端是將近1GHz頻寬的信號。這就意味著為接收機鏈路中的A/D轉(zhuǎn)換器提供數(shù)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(jù)主導地位。

到目前為止，匯聚已經(jīng)成為電子領域的主要趨勢。在手機與PDA市場中，這意味著匯聚的手持終端、智能電話、無線PDA以及多媒體設備，其中包括三種無線技術(shù)：蜂窩技術(shù)、802.11Wi-FiWLAN與藍牙。很多專家預測，具有成本優(yōu)勢的匯聚設備在2004年就將問世。這種新型的移動手持終端將側(cè)重MP3音樂、視頻流等多媒體應用。為了提供引人注目的用戶體驗，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(shù)據(jù)速率以及高速WLAN連接。無線藍牙耳機及其他類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共存的問題

圖7解釋了在WLAN熱點中如何使用這類設備。在這種情形中，用戶可以通過WLAN在IP語音(VoIP)連接上進行通信或可以通過設備的802.11調(diào)制解調(diào)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，以便進行專用監(jiān)聽。

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

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(tǒng)的媒體接入控制器(MAC)功能，以便在WLAN或藍牙的傳輸過程中，其他技術(shù)將保持空閑。在預定義的一段時間內(nèi)獨占MAC之后，藍牙或WLAN將由其他技術(shù)對MAC進行控制。

在WLAN上的流量較小，并且存在最少Q(mào)oS激活的環(huán)境中，這種MAC時間共享的安排方式既可以避免WLAN與藍牙之間出現(xiàn)共存干擾問題，同時也能夠提供可接受的性能。在這種環(huán)境中，WLAN接入點可以實施主動的自動請求協(xié)議，以重新傳輸丟失或延遲的包。不幸的是，隨著高級節(jié)能技術(shù)的部署及QoS服務的需求猛增，將迅速降低WLAN接入點(AP)單元中的性能。

例如，WLAN與藍牙共存的形勢越來越嚴峻，導致802.11AP無法感測相關(guān)的客戶端是否正在遭受來自藍牙設備或無繩電話的非WLAN干擾。采用排隊算法或調(diào)度例程對需要QoS功能的應用對AP進行編程并不會緩解帶內(nèi)干擾的問題，因為AP并不能意識到干擾是否存在，因此根本無法圍繞干擾進行調(diào)度。

即使AP具備802.11的自動響應隊列(ARQ)功能，鏈路的容錯能力也只能夠達到5%。隨著接近并超過這一個百分點，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。作為一個備選方案，將從需要QoS的鏈路中刪除ARQ，在這種情況下，語音性能會稍有改進，具有低于2%的可接受包誤差率，但是任何種類的媒體流的性能都是不可接受的。

切記在傳輸模式中，WLAN客戶端只使用802.11WLAN很小一部分帶寬。根據(jù)典型的經(jīng)驗法則，80%客戶端的活動WLAN時間用來進行接收，而只有20%的時間用來進行傳輸。在進行傳輸時，客戶端通常向AP發(fā)送簡短的確認包。此法則的例外情況是從客戶端進行文件傳輸，但是在這些文件在傳輸過程中始終要被劃分為不超過1，500字節(jié)的包，并且以"可用比特速率"(ABR)進行傳輸。

通過對圖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，得出的結(jié)論是在適度加載WLANAP的環(huán)境中需要同時進行WLAN與藍牙操作。對此狀態(tài)的具體分析如下。

在圖7中列舉的與無線PDA相連的藍牙耳機最多具有700Kbps的鏈接帶寬，并不帶有協(xié)議開銷。如果PDA的用戶從Internet上的服務器播放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?shù)臅r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)，同時接收MP3流。這些ACK的數(shù)量相當于WLAN帶寬的1/16。也就是說，客戶端執(zhí)行802.11傳輸只需花費不到0。1%的時間。

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%的時間干擾，因為藍牙需要在空中傳輸也需相同長度的時間。反過來，WLAN傳輸將對藍牙傳輸造成不到1%的時間干擾。從而導致的結(jié)果是：加載適當數(shù)量的AP時，必須進行藍牙傳輸，同時接收WLAN信號，簡言之，必須同時運行PDA的藍牙與WLAN功能。

但是問題隨之而來：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(nèi)容，而不必考慮該設備藍牙子系統(tǒng)的操作模式?經(jīng)過對藍牙實施制定仔細的設計、規(guī)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(nèi)干擾。

如果系統(tǒng)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(nèi)，而不必考慮ACR過濾。預計藍牙信號將達到-40到-50dBm的傳播損失。從而使藍牙傳輸?shù)墓β试?25dBm至-15dBm范圍內(nèi)，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的手持終端設備進一步說明了共存的問題。在此示例中，假設手持終端設備具有一個0dBm藍牙發(fā)送器與一個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(tǒng)能夠在RF接收機鏈路中斷開LNA。系統(tǒng)并不具有功率控制功能。

為了簡便起見，在此討論的內(nèi)容將局限在采用超外差架構(gòu)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(shù)字過濾。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的過濾和數(shù)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，其中對專門的過濾沒有任何要求。

此示例顯示了超外差接收機可通過采用功率控制技術(shù)獲得20dB的隔離，從而實現(xiàn)連續(xù)的802.11與排序的藍牙(collatedBluetooth)操作。如果在系統(tǒng)的藍牙與802.11之間添加MAC級別的時間協(xié)調(diào)，那么WLAN傳輸干擾對藍牙發(fā)送器所造成的影響將會降至最低。從而實際上可以在WLAN單