Roberto Simmarano

計算部技術項目經理

Craig D. Conkling

無線連接產品部營銷經理

飛利浦半導體公司

通用分組無線業務(GPRS)將成為近期蜂窩系統設計者最關注的標準。它可以通過用分組交換覆蓋現有GSM網絡中的電路交換來實現,且僅需要對網絡基礎架構進行一次升級。由于GPRS使用的頻帶與LAN和PAN中使用的工業、科學以及醫學(ISM)頻帶不同,因此不會有干擾問題。

但是,由于無線WAN依賴于蜂窩基礎架構,支持無線WAN的系統少于眾多支持PAN和LAN的應用和系統。當用戶在戶外或離開辦公室,他們將通過無線WAN接入因特網；而當用戶在辦公室時,他們將不可避免地切換到PAN或更快、更有效率的LAN上。最初,可以通過一個插在PC卡插槽內的適配器來實現無線WAN接入。

在目前的標準下,綜合了無線 LAN和PAN連接功能的筆記本電腦事實上存在互相干擾的問題,它也將導致筆記本電腦性能的下降。目前業界的趨勢轉向在無線PAN中采用藍牙1.0標準。藍牙為諸如打印和PDA同步這樣的低速率應用定義了最有效率的短程信令機制。標準的性價比高,能滿足當今無線LAN應用的數據傳輸速率要求,可提供比藍牙1.0標準更高的數據傳輸速率。

盡管像RF Lite和Home RF這樣的特殊解決方案也存在干擾問題,但是本文的討論焦點主要集中在藍牙1.0標準和標準上,它們很可能將首先在用于企業和家庭網絡環境的筆記本電腦上得到實現。

當這兩種類型的信號在同一環境中存在時,藍牙將對造成干擾。標準采用直接序列、具有11Mbps原始位速率的擴頻信令形式,理論上數據有效載荷為,凈數據有效載荷為。為了保持同樣的誤碼率,當與接入點的距離加大時,信號的數據率明顯增加。PC與接入點的距離越遠,信號越容易受到干擾。當發射機沒有接收到目標系統發出的確認信息包已到達的信號時,它將再次發送數據包。

而藍牙則采用跳頻擴頻信令形式,帶寬為1Mbps。它在1 MHz 寬的79個信道頻譜上大約每秒連續跳越1,600次。本質上,藍牙經常從頻譜中不同的點跳到信號上,干擾信號,并阻止信息包的發送。當信息包被“破壞”后,發射系統因不能收到確認信息,就會重新發送,這就導致信息吞吐量的下降。如果信號特別弱,而藍牙信號又特別強,信號上的噪音可能會上升到使連接中斷的程度。

藍牙對的干擾強于對它的干擾,其原因在于藍牙不停地跳到信號上然后立即跳開,信息包損失很小,而且藍牙設備能夠不停地發送數據。

那么系統設計工程師如何能夠控制并減小這種干擾呢？最好的解決方案將是改變標準。國際標準組織目前正在考慮幾個修改藍牙和標準的提議,以使它們相互之間能共存,并有效地進行互操作。

最著名的共存提議之一是:在存在的情況下,接收計算機在接收到藍牙信號時,對藍牙設備的跳頻序列進行限制。

假設一個信號在79MHz藍牙頻譜中占用兩個22MHz信道,同時附近的一個藍牙設備開始發送信號,這時計算機可能給藍牙設備發信號,以限制它跳到剩余的35 MHz頻段上?；蛘呒僭O信號擴展到三個22MHz信道上,當接收計算機發現到藍牙的存在時,它可能限制藍牙跳到剩余的13 MHz頻段上。盡管藍牙的位速率會下降,但它的信號將不會干擾的信號。

由于這個建議將修改已允準的藍牙跳頻序列,它需要獲得FCC的批準。根據目前FCC的規則,藍牙必須至少在75個信道上跳躍。

第二個建議是當存在時調整藍牙的信號強度。例如,如果三個22MHz信道都分配給了無線LAN,當藍牙設備開始發送信號時,接收計算機將通知藍牙設備降低信號強度,以使其對連接的影響降至最低。盡管這將減小藍牙設備發射的距離,但是接收PC將對信號保持充分的靈敏度,以確保有效的連接和足夠的位速率。

這些解決方案將要求改變接收和發射系統的軟件及硬件。接收PC將不得不命令藍牙設備限制頻譜或減少信號強度,藍牙設備則必須理解這個命令。

不幸的是,標準改變之前的藍牙設備并不具備以上所需的智能特性。因此,即使在標準修改之后,老的藍牙設備將繼續干擾信號。解決這個問題的唯一辦法是進行軟件和硬件升級。

控制干擾

由于基于標準的解決方案仍然要在幾年后才能實現,現在的設計工程師必須自己對干擾進行控制,但可供他們選擇的解決方案十分有限。如果設計者希望開發出一個完全消除PAN-LAN干擾的筆記本電腦,他們必須開發出這樣的互操作性軟件,即在兩者都存在的情況下,使PC能從一個信號切換到另一個信號。換言之,當前的解決方案還做不到這一點。

今天,一個集成了無線 LAN和PAN技術的筆記本電腦要求其每一個子系統都采用一個多芯片解決方案,包括射頻、基帶和媒介存取控制。未來幾年,無線芯片技術將跟隨IC發展的標準模式,向芯片更少、集成度更高、成本更低的方向發展。

飛利浦半導體公司很快將發布一個三芯片解決方案,該方案在RF側的功率放大器和射頻元件均采用單獨芯片,在數字側則將MAC、modem和基帶集成在一個單芯片上。這種方案最終將被兩芯片解決方案取代,后者包括集成的數字芯片及集成射頻和功放的芯片。

兩芯片解決方案或許能滿足PC市場的需要,但是最終,隨著芯片技術的進步,兩芯片又將被滿足多個標準的單芯片取代。

最近幾年,高頻率芯片設計取得了很大進步。最初,砷化鎵(GaAs)是最有效的材料,但是GaAs技術對于低成本、大批量方案而言,成本太高。目前,硅技術、高頻率BiCMOS、雙極工藝和硅鍺等技術也已取得長足的進步,其制造的芯片最高頻率可達到。