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隨著越來越多的企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品使用2.4 -GHz無線電頻譜，設(shè)計(jì)師不得不考慮來自其他來源信號。由于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了未授權(quán)頻段狀態(tài)，因此無線電設(shè)備必須考慮到干擾。

在這些不利的條件下，設(shè)計(jì)師如何才能使他們的2.4 -GHz解決方案性能最好呢？通常是產(chǎn)品是實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下進(jìn)行測試的，但其性能由于實(shí)際中其他2.4 –GHz產(chǎn)品的干擾而使性能大大下降。2.4 – GHz頻段現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)主要有Wi -Fi，藍(lán)牙和ZigBee等。當(dāng)設(shè)計(jì)師掌握了這些協(xié)議后，將會(huì)使產(chǎn)品盡量減少來自其他來源的干擾。

在本文中，我們將介紹2.4 GHz的主要標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)：Wi-Fi，藍(lán)牙（Bluetooth），無線USB（WirelessUSB），ZigBee，2.4 - GHz的無繩電話。

1、

2.4GHz的ISM頻段無線頻率調(diào)制有兩種：跳頻擴(kuò)頻（FHSS）和直接序列擴(kuò)頻（DSSS）。藍(lán)牙使用FHSS而WirelessUSB，802.11b/g/a（一般稱為Wi-Fi的）和802.15.4（稱為ZigBe的結(jié)合上網(wǎng)絡(luò)層）利用DSSS。所有這些技術(shù)都在全球范圍內(nèi)的ISM頻段（2.400“ 2.483千兆赫）上實(shí)施，這是在全球上市（如圖1）。

Wi-Fi主要的激勵(lì)是數(shù)據(jù)吞吐量。Wi-Fi是通常被用來連接計(jì)算機(jī)到本地局域網(wǎng)（和間接到Internet）。大多數(shù)Wi-Fi設(shè)備的筆記本電腦不是每日充電就是直接插入墻上的電源，因此對電源要求并不敏感。

Wi-Fi使用DSSS系統(tǒng)，每個(gè)通道帶寬22兆MHz，同時(shí)可允許使用多達(dá)三個(gè)不互相重疊相同帶寬的信道。每一個(gè)Wi -Fi接入點(diǎn)所使用的信道必須手動(dòng)配置; Wi - Fi客戶端搜索可用接入點(diǎn)的所有信道。

802.11使用11位的Barke偽隨機(jī)噪聲（PN）碼來為原始1和2Mbit/s數(shù)據(jù)傳輸速率的每一個(gè)信息比特進(jìn)行編碼。為了實(shí)現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)速率，802.11b使用補(bǔ)碼鍵控（CCK）6位信息比特編碼到8碼片符號當(dāng)中。

用CCK算法有64個(gè)可能的符號，這就要求每個(gè)802.11b的無線電具有64個(gè)分離的相關(guān)器（該設(shè)備負(fù)責(zé)把符號轉(zhuǎn)化為信息比特），這增加了復(fù)雜性和成本的電臺(tái)，但使數(shù)據(jù)速率提高到11Mbit / s。

Figure 1: Signal comparison of wireless systems operating in the 2.4-GHz band.

2、藍(lán)牙（

藍(lán)牙的重點(diǎn)是手機(jī)，耳機(jī)和PDA之間的互操作性。大部分藍(lán)牙設(shè)備需要經(jīng)常充電。

藍(lán)牙使用FHSS技術(shù)，將2.4 GHz的ISM頻段分割為791MHz的信道。藍(lán)牙設(shè)備之間在偽隨機(jī)模式下的每秒在79個(gè)信道中跳頻1600次。連接藍(lán)牙設(shè)備分組成被稱為piconets的網(wǎng)絡(luò);每個(gè)piconet包含一個(gè)主和最多7個(gè)激活的從屬器。每個(gè)piconet信道的跳頻序列來自于主時(shí)鐘。所有的從屬設(shè)備必須保持時(shí)鐘同步。

前向糾錯(cuò)（FEC）是用在所有包頭，每比特在包頭中傳輸三次。漢明碼也用于某些類型數(shù)據(jù)有效載荷的前向糾錯(cuò)。漢明碼使每個(gè)數(shù)據(jù)包中引入了50％的多余比特，但其能夠糾正所有單一錯(cuò)誤，并能夠檢測到每15位碼字中兩個(gè)錯(cuò)誤（每15位碼字包含10位信息）。

3、無線USB （WirelessUSB）

WirelessUSB已被設(shè)計(jì)為一個(gè)電纜的計(jì)算機(jī)輸入設(shè)備（鼠標(biāo)，鍵盤等），也將目標(biāo)瞄準(zhǔn)了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。WirelessUSB設(shè)備不定期充電，通過堿性電池來保證其能夠運(yùn)行幾個(gè)月。

WirelessUSB與藍(lán)牙使用無線電信號的相似，但使用DSSS而不是FHSS。每個(gè)WirelessUSB信道為1MHz帶寬，像藍(lán)牙一樣把WirelessUSB 2.4 GHz的ISM頻段分為1到79MHz的信道。WirelessUSB設(shè)備的頻率變換靈活，換句話說，他們使用的“固定”信道，但如果原始信道質(zhì)量并非最優(yōu)，將動(dòng)態(tài)變化信道。

WirelessUSB采用偽噪聲（偽）碼來編碼每一個(gè)信息比特。大多數(shù)的WirelessUSB系統(tǒng)使用兩個(gè)32-碼片PN碼，允許兩個(gè)信息比特率編碼在每一個(gè)32-碼片符號中。這個(gè)方案每個(gè)符號可以糾正三個(gè)錯(cuò)誤，每個(gè)符號最多可以檢測10個(gè)碼片錯(cuò)誤。雖然使用32-碼片（有時(shí)是64）PN碼限制了WirelessUSB數(shù)據(jù)速率（62.5 kbit / s），但數(shù)據(jù)的完整性大大高于藍(lán)牙，尤其是在嘈雜的環(huán)境。

4、

ZigBee為一個(gè)用于設(shè)計(jì)傳感器和控制網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)化解決方案。大多數(shù)ZigBee設(shè)備對功耗很敏感（恒溫器，安全傳感器等），通常要求電池壽命達(dá)到幾年。

ZigBee的還采用了在868 MHz頻段（歐洲），915兆赫頻帶（北美），以及2.4GHz的ISM頻段（全球上市）的直接序列擴(kuò)頻無線電信號。定義了在2.4 - GHz的ISM頻段16個(gè)信道;每個(gè)信道帶寬3MHz和每個(gè)信道中心頻率間隔為5MHz，一對信道之間有2MHz的保護(hù)帶寬。

ZigBe采用11位PN碼，每個(gè)符號編碼4位信息比特，它的最高數(shù)據(jù)速率達(dá)到128Kbps 。物理和MAC層是由IEEE802.15.4工作組規(guī)定，與IEEE 802.11b標(biāo)準(zhǔn)共享許多相同的設(shè)計(jì)特點(diǎn)。

5、2.4 - GHz的無繩電話

在北美2.4GHz的無繩電話正變得越來越普遍，其并不使用一個(gè)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。有些電話使用DSSS;但最普遍使用FHSS。采用DSSS和其他使用固定通道算法的電話通常有一個(gè)“頻道”按鈕，手機(jī)用戶可以手動(dòng)更改頻道。采用FHSS的電話沒有“通道”按鈕，因?yàn)樗鼈兪遣粩嘧兓男诺馈４蠖鄶?shù)的2.4GHz無繩電話使用的信道帶寬為5到10MHz 。