基于相鄰信道抑制/干擾對802.11 WLAN的影響分析

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。為了說明該問題，我們簡單介紹由兩個802.11接入點引起的干擾，但該分析同樣適用于由藍牙、無繩電話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到用戶之間距離的函數(shù)。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的范圍也是幾個其它因子的函數(shù)，包括AP的傳送功率(通常為20dBm)、天線增益以及用于某調制的接收機的靈敏度。在本例中，假設天線為一般的全向天線，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(qū)范圍大約為200英尺，隨著802.11的部署越來越密集，相鄰小區(qū)AP的戶與戶之間的干擾發(fā)生的機率也越大。單個居住單元的最不利情形為并排房屋中的兩個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，兩個或多個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(zhàn)。一般公寓的寬度不大于100英尺，僅為郊區(qū)房屋寬度的一半。

值得一提的是，通過具有22-MbpsAP的802.11電池(采用TI開發(fā)的PBCC調制方案)的平均數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)吞吐速率。假設在大多數(shù)現(xiàn)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，在整個電池上，PBCC的平均數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)速率圖形中可以看出，當一個電池中采用多種調制方案時，可以使吞吐量稍微提高5%至10%。借助多個調制方案，可以為客戶提供最佳的數(shù)據(jù)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說明了兩個相鄰的AP怎樣才會產生相互干擾的問題。當兩個RF信號源(如兩個AP)放得很近時，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(shù)據(jù)速率產生主要影響。如圖所示，帶內RF干擾會使AP在其覆蓋區(qū)域的大部分范圍內失效。

表4對圖11中所示的兩個AP的帶內干擾問題進行了定量分析。這一分析假設未實施任何技術(如電源控制)來緩解某些問題。表4中的數(shù)據(jù)來源于兩個802.11AP的一般城區(qū)部署。這兩個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(jù)每個AP到這兩者中點的距離來分析SIR。表4顯示了不同距離的SIR以及各SIR級所支持的數(shù)據(jù)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(shù)應用均要求較小的WLAN帶寬，而且可快速糾正發(fā)射過程中出現(xiàn)的錯誤，因此很少會注意到從一個AP到另一個AP的帶內RF干擾。但是，隨著WLAN技術變得越來越普及，要求QoS能力的較高帶寬應用越來越多，使得帶內干擾也隨之增加。實際上，由802.11技術引起的帶內干擾在高密度辦公室以及諸如市區(qū)住宅、住戶共有公寓及公寓等住所將變得越來越嚴重。

電源控制對帶內干擾的影響

過去，需要在移動設備中使用先進的電源控制技術來降低功耗并延長電池使用壽命?，F(xiàn)在，電源控制的另一個優(yōu)勢脫穎而出。在采用802.11的系統(tǒng)或設備中，電源控制可以降低帶內干擾。例如，假設開環(huán)電源控制的精度為1dB，在同一個RF信道上，相互距離較近的兩個AP之間的平均干擾可降低6dB。在較小的802.11電池中，電源控制可更進一步降低干擾。

表5顯示了電源控制技術對不同距離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%。在實際應用中，隨著部署的WLAN越來越多，高寬帶QoS應用變得越來越規(guī)范，可能會采用包括電源控制、自動選頻以及多頻帶(2.4GHz與5.xGHz)在內的幾種戰(zhàn)略措施來增加RF信道選項。

預期的干擾問題

在未來幾年內，隨著無線局域網在居民及辦公環(huán)境中變得越來越普遍，設備制造商在進行接收機設計時必須謹慎考慮兩個潛在的問題。這兩個問題是：

1)RF源因信道靠近無許可限制的802.11頻帶產生的非WLAN干擾。這可能來自藍牙設備、無繩電話或微波。

2)由一個802.11AP或客戶機到另一個802.11AP或客戶機引起的帶內干擾。隨著WLAN技術的廣泛應用及其越來越密集，該問題必然會更加嚴重。

通過遵循考慮周到的設計實踐，可以采用適當?shù)泥徯诺酪种?ACR)功能來開發(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(zhàn)略，以便在出現(xiàn)帶內RF干擾時大大提高AP與客戶機的數(shù)據(jù)吞吐量及范圍性能。

總之，那些可提供令人滿意、引人注目的用戶體驗的802.11WLAN設備供應商將在市場中取得成功。注重在WLAN設備中實施WLAN芯片組的設計質量，將對確保用戶滿意度起著重要的作用。