DIY编程器网

标题: 2.4-GHz ISM频段中的主要标准概述（一） [打印本页]

作者: admin 时间: 2014-10-13 13:02
标题: 2.4-GHz ISM频段中的主要标准概述（一）
随着越来越多的企业生产产品使用2.4 - GHz无线电频谱，设计师不得不考虑来自其他来源信号。由于标准规定了未授权频段状态，因此无线电设备必须考虑到干扰。

在这些不利的条件下，设计师如何才能使他们的2.4 - GHz解决方案性能最好呢？通常是产品是实验室环境下进行测试的，但其性能由于实际中其他2.4 – GHz产品的干扰而使性能大大下降。2.4 – GHz频段现有的标准主要有Wi - Fi，蓝牙和ZigBee等。当设计师掌握了这些协议后，将会使产品尽量减少来自其他来源的干扰。

在本文中，我们将介绍2.4 GHz的主要标准技术：Wi-Fi，蓝牙（Bluetooth），无线USB （WirelessUSB），ZigBee，2.4 - GHz的无绳电话。

1、Wi-Fi

2.4 GHz的ISM频段无线频率调制有两种：跳频扩频（FHSS）和直接序列扩频（DSSS）。蓝牙使用FHSS而WirelessUSB，802.11b/g/a （一般称为Wi-Fi的）和802.15.4（称为ZigBe的结合上网络层）利用DSSS。所有这些技术都在全球范围内的ISM频段（2.400 “ 2.483千兆赫）上实施，这是在全球上市（如图1）。

Wi-Fi主要的激励是数据吞吐量。Wi-Fi是通常被用来连接计算机到本地局域网（和间接到Internet）。大多数Wi-Fi设备的笔记本电脑不是每日充电就是直接插入墙上的电源，因此对电源要求并不敏感。

Wi-Fi使用DSSS系统，每个通道带宽22兆MHz，同时可允许使用多达三个不互相重叠相同带宽的信道。每一个Wi - Fi接入点所使用的信道必须手动配置; Wi - Fi客户端搜索可用接入点的所有信道。

802.11使用11位的Barke伪随机噪声（PN）码来为原始1和2 Mbit/s数据传输速率的每一个信息比特进行编码。为了实现更高的数据速率，802.11b使用补码键控（CCK）6位信息比特编码到8码片符号当中。

用CCK算法有64个可能的符号，这就要求每个802.11b的无线电具有64个分离的相关器（该设备负责把符号转化为信息比特），这增加了复杂性和成本的电台，但使数据速率提高到11 Mbit / s。

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

2、蓝牙（Bluetooth）

蓝牙的重点是手机，耳机和PDA之间的互操作性。大部分蓝牙设备需要经常充电。

蓝牙使用FHSS技术，将2.4 GHz的ISM频段分割为791 MHz的信道。蓝牙设备之间在伪随机模式下的每秒在79个信道中跳频1600次。连接蓝牙设备分组成被称为piconets的网络 ;每个piconet包含一个主和最多7个激活的从属器。每个piconet信道的跳频序列来自于主时钟。所有的从属设备必须保持时钟同步。

前向纠错（FEC）是用在所有包头，每比特在包头中传输三次。汉明码也用于某些类型数据有效载荷的前向纠错。汉明码使每个数据包中引入了50％的多余比特，但其能够纠正所有单一错误，并能够检测到每15位码字中两个错误（每15位码字包含10位信息）。

3、无线USB （WirelessUSB）

WirelessUSB已被设计为一个电缆的计算机输入设备（鼠标，键盘等），也将目标瞄准了无线传感器网络。WirelessUSB设备不定期充电，通过碱性电池来保证其能够运行几个月。

WirelessUSB与蓝牙使用无线电信号的相似，但使用DSSS而不是FHSS。每个WirelessUSB信道为1 MHz带宽，像蓝牙一样把WirelessUSB 2.4 GHz的ISM频段分为1到79 MHz的信道。WirelessUSB设备的频率变换灵活，换句话说，他们使用的“固定”信道，但如果原始信道质量并非最优，将动态变化信道。

WirelessUSB采用伪噪声（伪）码来编码每一个信息比特。大多数的WirelessUSB系统使用两个32-码片PN码，允许两个信息比特率编码在每一个32-码片符号中。这个方案每个符号可以纠正三个错误，每个符号最多可以检测10个码片错误。虽然使用32-码片（有时是64） PN码限制了WirelessUSB数据速率（62.5 kbit / s），但数据的完整性大大高于蓝牙，尤其是在嘈杂的环境。

4、ZigBee

ZigBee为一个用于设计传感器和控制网络的标准化解决方案。大多数ZigBee设备对功耗很敏感（恒温器，安全传感器等），通常要求电池寿命达到几年。

ZigBee的还采用了在868 MHz频段（欧洲），915兆赫频带（北美），以及2.4 GHz的ISM频段（全球上市）的直接序列扩频无线电信号。定义了在2.4 - GHz的ISM频段16个信道;每个信道带宽3 MHz和每个信道中心频率间隔为5MHz，一对信道之间有2MHz的保护带宽。

ZigBe采用11位PN码，每个符号编码4位信息比特，它的最高数据速率达到128Kbps 。物理和MAC层是由IEEE 802.15.4工作组规定，与IEEE 802.11b标准共享许多相同的设计特点。

5、2.4 - GHz的无绳电话

在北美2.4 GHz的无绳电话正变得越来越普遍，其并不使用一个统一标准网络技术。有些电话使用DSSS;但最普遍使用FHSS。采用DSSS和其他使用固定通道算法的电话通常有一个“频道”按钮，手机用户可以手动更改频道。采用FHSS的电话没有“通道”按钮，因为它们是不断变化的信道。大多数的2.4GHz无绳电话使用的信道带宽为5到10 MHz 。

欢迎光临 DIY编程器网 (http://diybcq.com/)