邻信道干扰(ACI)的来源以及射频设计实践

　　如果采用DC架构，去除了中频(IF)上的声表面波(SAW)滤波器，从而导致接收机链路中A/D转换器上的干扰信号是40dB，高于可接受的程度。采用A/D上的过采样与回递抽取过滤(recursivedecimationfiltering)，仍然可以恢复802.11信号。例如，GSM接收机使用DC架构，并且通过在大约26MHz上过采样大约300KHz的带宽GSM信号提供大约80dB的ACR。不幸的是，由于技术的局限性与电池供电产品的低功耗要求，过采样所采用的信号几乎百分之百都是像GSM信号这样的窄带信号，不可能是像802.11信号那样的宽带信号。

　　下面的图5显示了在A/D转换器上强ACI的效果。高级别的ACI导致产生在802.11信道的SIR中占据主导地位的噪声层，从而由于造成要处理大气噪声与量化而削弱了WLAN信号的强度。

　　对于已经实施OFDM调制方案的WLAN来说，从一个频率接收器到另一个频率接收器的往返传输过程中，接收机链路中的快速傅里叶变换(FFT)已经有所损耗。从而导致带外抑制层平均大约为25dB。图6解释了每个FFT接收器的SinX/X响应。

　　接收机

　　虽然已经超出了本白皮书探讨的范围，但是值得一提的是802.11接收机链路中的ACR过滤可以降低功耗，因为基带处理器中A／D的采样速率会有所下降。为了满足防混淆的要求，将加重其他模拟过滤的负担，而不是以更高的速率进行采样。在5GHz频带所谓的全频段射频中，这种防混淆的问题尤为关键，因为这些射频的前端是将近1GHz频宽的信号。这就意味着为接收机链路中的A／D转换器提供数百兆赫的频谱。包含在此信号中的可以是高功率脉冲雷达信号，该信号将在接收机链路中占据主导地位。

　　到目前为止，汇聚已经成为电子领域的主要趋势。在手机与PDA市场中，这意味着汇聚的手持终端、智能电话、无线PDA以及多媒体设备，其中包括三种无线技术：蜂窝技术、802.11Wi-FiWLAN与蓝牙。很多专家预测，具有成本优势的汇聚设备在2004年就将问世。这种新型的移动手持终端将侧重MP3音乐、视频流等多媒体应用。为了提供引人注目的用户体验，这些新型设备必须能够充分利用由新一代蜂窝协议与基础设施提供的更高数据速率以及高速WLAN连接。无线蓝牙耳机及其他类型的外设将为这些设备的便捷性与易用性增色不少。

　　蓝牙与WLAN共存的问题

　　图7解释了在WLAN热点中如何使用这类设备。在这种情形中，用户可以通过WLAN在IP语音(VoIP)连接上进行通信或可以通过设备的802.11调制解调器下载MP3或视频流。此外，汇聚的设备还可以与蓝牙耳机相连，以便进行专用监听。

　　图7中描绘的这种使用情况不久就会出现于市场，但是用户需要共存的解决方案才能充分利用此应用中的所有无线技术。由于汇聚蜂窝电话／PDA设备中的蓝牙与WLAN调制解调器是在同一无许可限制的频带中运行的，因此它们会彼此相互干扰。此外，该区域中的其他802.11客户端设备也将竞相访问作为汇聚蜂窝电话／PDA的同一WLAN接入点。

　　在当前蓝牙标准1。0版本中指定的唯一共存解决方案需要蓝牙与WLAN共享系统的媒体接入控制器(MAC)功能，以便在WLAN或蓝牙的传输过程中，其他技术将保持空闲。在预定义的一段时间内独占MAC之后，蓝牙或WLAN将由其他技术对MAC进行控制。

　　在WLAN上的流量较小，并且存在最少QoS激活的环境中，这种MAC时间共享的安排方式既可以避免WLAN与蓝牙之间出现共存干扰问题，同时也能够提供可接受的性能。在这种环境中，WLAN接入点可以实施主动的自动请求协议，以重新传输丢失或延迟的包。不幸的是，随着高级节能技术的部署及QoS服务的需求猛增，将迅速降低WLAN接入点(AP)单元中的性能。

　　例如，WLAN与蓝牙共存的形势越来越严峻，导致802.11AP无法感测相关的客户端是否正在遭受来自蓝牙设备或无绳电话的非WLAN干扰。采用排队算法或调度例程对需要QoS功能的应用对AP进行编程并不会缓解带内干扰的问题，因为AP并不能意识到干扰是否存在，因此根本无法围绕干扰进行调度。

　即使AP具备802.11的自动响应队列(ARQ)功能，链路的容错能力也只能够达到5%。随着接近并超过这一个百分点，必须增加AP上的包队列大小，以便它们能够存储与重新汇编零星达到的包。通常需要QoS功能的多媒体应用(如高质量音频或MPEG2视频)很快就背离了802.11标准对QoS的定义。作为一个备选方案，将从需要QoS的链路中删除ARQ，在这种情况下，语音性能会稍有改进，具有低于2%的可接受包误差率，但是任何种类的媒体流的性能都是不可接受的。

　　切记在传输模式中，WLAN客户端只使用802.11WLAN很小一部分带宽。根据典型的经验法则，80%客户端的活动WLAN时间用来进行接收，而只有20%的时间用来进行传输。在进行传输时，客户端通常向AP发送简短的确认包。此法则的例外情况是从客户端进行文件传输，但是在这些文件在传输过程中始终要被划分为不超过1，500字节的包，并且以可用比特速率(ABR)进行传输。

　　通过对图7中列举的汇聚WLAN／蓝牙PDA示例应用此信息与802.11操作的其他特点，得出的结论是在适度加载WLANAP的环境中需要同时进行WLAN与蓝牙操作。对此状态的具体分析如下。

　　在图7中列举的与无线PDA相连的蓝牙耳机最多具有700Kbps的链接带宽，并不带有协议开销。如果PDA的用户从Internet上的服务器播放MP3音频流文件，那么此应用将需要大约128Kbps的蓝牙带宽，而总蓝牙带宽为700Kbps。蓝牙信号在空中传输的时间占18%。与此相比，相同的应用只使用128Kbps的PDAWLAN带宽，而总带宽为11Mbps。此外，802.11操作将涉及确认的传输(ACK)，同时接收MP3流。这些ACK的数量相当于WLAN带宽的1／16。也就是说，客户端执行802.11传输只需花费不到0。1%的时间。

　　如果WLAN与蓝牙传输阻塞或彼此干扰，那么蓝牙将对WLAN传输造成18%的时间干扰，因为蓝牙需要在空中传输也需相同长度的时间。反过来，WLAN传输将对蓝牙传输造成不到1%的时间干扰。从而导致的结果是：加载适当数量的AP时，必须进行蓝牙传输，同时接收WLAN信号，简言之，必须同时运行PDA的蓝牙与WLAN功能。

　　但是问题随之而来：在采用WLAN与蓝牙技术的汇聚设备中，WLAN是否能够从AP不断接收下载内容，而不必考虑该设备蓝牙子系统的操作模式？经过对蓝牙实施制定仔细的设计、规划与部署决策，答案是肯定的。首先，设计人员必须利用蓝牙1。2的功率控制(第3类设备)功能，以及蓝牙的自适应跳频(AFH)。下面的图8展示了AFH如何避免与WLAN操作发生直接的带内干扰。

　　如果系统要部署功率控制技术，那么将按比例降低接收机链路中LNA上的蓝牙功率，以便使边带能量级别落在2.4GHz频带内，而不必考虑ACR过滤。预计蓝牙信号将达到-40到-50dBm的传播损失。从而使蓝牙传输的功率在-25dBm至-15dBm范围内，以便保持链路中的低误差率。图9解释了功率控制技术如何降低蓝牙信道中的频谱发送。

　　检查具有蓝牙与802.11，以及其他一些操作特点的手持终端设备进一步说明了共存的问题。在此示例中，假设手持终端设备具有一个0dBm蓝牙发送器与一个802.11接收机，具有以下性能之一：

　　1)功率控制技术可以提供在蓝牙与WLAN之间20dB的隔离。

　　2)在蓝牙与802.11之间存在0dB的隔离，但是系统能够在RF接收机链路中断开LNA。系统并不具有功率控制功能。

　　为了简便起见，在此讨论的内容将局限在采用超外差架构的接收机设计。图10展示了接收机可以运行的情形之一。在上述的第一种情况中，设备的蓝牙与WLAN之间存在20dB的隔离，那么接收机必须具有至少15dB的数字过滤。在第二种情况中，蓝牙与WLAN之间不存在隔离，因此必须具有30dB的过滤和数字增益。针对第二种情况，还可以选择将接收机限制在大约大于-60dBm的802.11信号上，其中对专门的过滤没有任何要求。