相邻信道抑制和相邻信道干扰对802_11WLAN性能造成的影响.docVIP

相邻信道抑制和相邻信道干扰对802_11WLAN性能造成的影响 802.11 WLAN性能造成的影响 TI公司 ? 摘 要:随着无线联网技术以及其他无线技术在无许可限制的同一频谱范围内的迅速推广应用，Wi-Fi (802.11) 产品遭受的射频 (RF) 干扰越来越多，已严重影响了无线局域网 (WLAN) 的数据吞吐性能。本文分 析了相邻信道干扰 (ACI) 的来源以及射频设计实践，通过此实践可以改善 WLAN 的相邻信道抑制 (ACR)从而 全面提高其性能。 干扰源与干扰模式 目前，WLAN 接入点设备(AP) 或客户端基站受到其他相邻 WLAN AP 与基站以及在同一无许可限制的频带中 运行的非802.11 设备的干扰。其中来自 非802.11设备的干扰包括: 1 无绳电话(2.4 或 5.x GHz) 2 蓝牙个人区域联网设备(2.4 GHz) 3 脉冲雷达(美国正在研究将 5.4 GHz 频带用于脉冲雷达) 4 微波炉(在2.4GHz 频带中50% 的 图 2 占主导地位的边带干扰 占空比将产生脉冲干扰) 5 GHz 设备 射。通常由信号干扰比率(S/I 或 SIR) 5 低能量 RF 光源 (2.4 GHz)干扰还可能来源于相邻的信道。在决定 WLAN 的性能，该比率的定义是数 6 采用包括蜂窝、蓝牙与 WLAN 在 这种情况下，802.11 系统的 RF 子系统 据信号与干扰信号的比率。对于 WLAN 内的多种无线技术的集成设备、手持终与数字滤波的设计可能对 AP 或基站的 的性能而言，SIR通常比信噪比(SNR)更端与 PDA 中假信号 RF 噪声 性能造成极大影响。此外，WLAN 网络 加重要。下面的图 1 解释了这一概念。 的物理设计可以消除带内干扰的很多反 7 满足新兴“全频段”要求的宽频带 商用无线设备生成的信号并不完美， 从 802.11 射频发出的信号常常生成一 些超出其许可频带范围的能量，称之为 边带发射，其他无线设备如蓝牙、无绳电 话以及其他与802.11占用相同频带的设 备也存在这种情况。虽然通过滤波可以 将来自相邻信道的RF 干扰降至最低，但 是此干扰还会生成旁瓣能量 (side lobe energy)，此能量属于 802.11 WLAN 信 号的通频带范围内，如果 ACI 比802.11 信号强，来自 ACI 的边带能量将主导信 道的噪声层。如图 2 所示。 图 1 干扰模式 ELECTRONIC PRODUCTS CHINA h ttp ://www.e p c .c o m.c n M ARCH 2004 31 技术与市场 入信号饱和度。 ? 在系统的信号基带处理器中模数 转换器 (A/D) 的当前信号级别。 在 802.11 系统中，大多数 LNA 的 输入信号级别在 -20,-30dBm 之间达 到饱和，如果出现了超过此级别的强输 入信号，LNA 将停止提供增益，并且将 抑制信号的非线性失真。精心设计的 LNA 能够以高达 -10,-15dBm 的输入 级别进行操作，当输入信号超过 -10 至 -15dBm 时，一些系统能够绕过 LNA，从 而使输入信号可高达 +4dBm，但是折中 的结果是造成较低的接收机灵敏度。 在 LNA 的 RF 处理链路的另一端将 输入系统的 A/D 转换器，这些转换器具 图 3 全频段频谱 有有限的动态范围，因此，无法滤波出 ACI，从而造成数字噪声层在接收的信 号中占据主导地位。假设 WLAN 射频设 可提供 ACR 的接收机设计提供可跨越全世界无许可限制频带 中所有频率的 5.x GHz 射频架构是无线 RF 系统抑制源自相邻信道干扰的 行业的发展趋势。图3展示了这些所谓的 能力主要取决于接收机的架构。目前可 计为至少具有 20 dB 的数字滤波，那么 “全频段”射频是如何从 5.150 GHz 到以使用的接收机架构有很多种，但是在ACI 噪声与 802.11 信号在 A/D 上的信 5.875 GHz 运行的。如果把将在 2007 年 WLAN 系统中普遍使用的有两种:直接 号功率应该是相同的(相等功率点)。 启用的日本频段分配也算在内的话，则 转换 (DC)架构 与双通道转换或超外差 表1显示了2.4GHz频带中干扰源的 该范围还可以扩展到从 4.9GHz 到 (super-het) 架构，因此本文以这两种架 示例。此表中有效的干扰数字(第 5 列) 构进行分析。 5.875GHz。假设此频带中存在某些高功 说明了 LNA 的饱和点的重要性。 为了在 WLAN 接收机的设计中融 率干扰源，如雷达与导航系统，那么全频 表 1 中的大多数干扰源均为窄带设 入有效的 ACR 功能，必须在接收机链 段射频必须通过一些