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2.4GHz頻段上的新一代點(diǎn)對(duì)點(diǎn)無(wú)線技術(shù)

云知道

替代電纜的解決方案

在設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信是許多消費(fèi)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)人員由來(lái)已久的夢(mèng)想 。然而，長(zhǎng)期以來(lái)，無(wú)線電頻譜資源一直是各國(guó)政府的管制對(duì)象，對(duì)其使用有著種種限制，目的是防止來(lái)自不同信號(hào)源的RF信號(hào)相互干擾 。在大多數(shù)國(guó)家里，大部分無(wú)線電頻譜是為廣播、電視、軍事、應(yīng)急服務(wù)以及近期迅速普及的移動(dòng)電話之用而保留的 。

正是因?yàn)槭煜さ搅硕叹嚯x、低帶寬數(shù)據(jù)通信在許多工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)學(xué)（ISM）應(yīng)用中所具有的價(jià)值，一直以來(lái)，各國(guó)政府都把少量的RF頻譜留待無(wú)需申領(lǐng)許可的應(yīng)用之用 。在這些頻譜內(nèi)，產(chǎn)品的最終用戶不必向其政府或某個(gè)治理機(jī)構(gòu)申請(qǐng)非凡的許可便能使用各種設(shè)備 。隨著20世紀(jì)末消費(fèi)類電子產(chǎn)品的飛速發(fā)展，消費(fèi)型應(yīng)用也開(kāi)始利用這些頻譜資源了 。

在這些頻率的分配或者發(fā)射功率的極限值、占空比以及可以傳輸?shù)臄?shù)據(jù)類型等方面，各國(guó)政府之間幾乎沒(méi)有相互協(xié)調(diào)的傳統(tǒng) 。這就造成了世界范圍內(nèi)相關(guān)管制條例的混亂，不同的管轄范圍答應(yīng)以不同的方式或?yàn)榱瞬煌哪康膩?lái)使用該頻譜的不同頻段 。本文將首先對(duì)433MHz ISM頻段、Bluetooth 2.4GHz協(xié)議和新型非聯(lián)網(wǎng)2.4GHz協(xié)議做一個(gè)分析，然后以WirelessUSB LS為例來(lái)闡明將非聯(lián)網(wǎng)2.4GHz協(xié)議用于取代消費(fèi)電子設(shè)備的連接電纜所具備的好處 。

433MHz解決方案

有一些頻段被大多數(shù)政府指定用于ISM和消費(fèi)型應(yīng)用，其中，27MHz和433MHz四周的頻段最為常用 。這些頻段雖然可在某些應(yīng)用中使用，但也有不少缺點(diǎn) 。在不同的國(guó)家中，433MHz和435MHz之間的RF頻譜的不同部分被分配給了無(wú)需申請(qǐng)頻譜使用許可的應(yīng)用 。有些國(guó)家將最大發(fā)射功率限制為1mW，另一些國(guó)家則將其限制為10mW 。有些場(chǎng)合對(duì)發(fā)射機(jī)的最大占空比有所限制，而另外一些場(chǎng)合則沒(méi)有 。在許多情況下，某些類型的數(shù)據(jù)是不答應(yīng)傳輸?shù)?。例如，歐洲的某些地區(qū)就限制或禁止采用這些頻率來(lái)傳輸音頻數(shù)據(jù) 。

盡管相關(guān)的管制條例在世界范圍內(nèi)存在一定的差異，但是消費(fèi)電子產(chǎn)品制造商還是找到了利用該頻譜來(lái)為其客戶提供新功能的方法 。433MHz頻段最為常見(jiàn)的應(yīng)用是車庫(kù)門開(kāi)啟裝置和車用無(wú)鑰匙型進(jìn)入系統(tǒng)，但它也在為數(shù)眾多的其他應(yīng)用中得到了廣泛的使用 。

433MHz頻段具有許多特點(diǎn)，從而得到低吞吐量應(yīng)用的青睞，尤其是專為某一地理區(qū)位市場(chǎng)而開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品 。

低成本-雖然發(fā)射器和接收器一般都必須采用專用元器件來(lái)設(shè)計(jì)，但總成本仍然適中 。許多制造商可提供合適的接收器IF子系統(tǒng)IC，而且發(fā)送器往往可以采用分立晶體管和無(wú)源元件來(lái)制作 。

●合理的傳輸距離-能夠進(jìn)行10米或者更長(zhǎng)距離的可靠數(shù)據(jù)傳輸，而且，假如把帶寬/吞吐量降低，則傳輸距離還可以延長(zhǎng) 。

然而，當(dāng)電子產(chǎn)品的復(fù)雜性隨著用戶期望值的升高而增加時(shí)，433MHz頻段的一些不足之處便逐漸凸顯出來(lái)：

●一個(gè)信道的可用帶寬是有限的 。在大多數(shù)場(chǎng)合中，成本效益型的解決方案都將帶寬限制在10kbps（或更低） 。

●可用頻譜較窄嚴(yán)重制約了可用信道的數(shù)量，即使是在每個(gè)信道均采用遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于最大答應(yīng)值的頻譜寬度時(shí)也無(wú)濟(jì)于事 。這就限制了能夠在相同的一般區(qū)域內(nèi)同時(shí)工作的設(shè)備的數(shù)量 。從制造商的角度來(lái)看，其缺陷還不止這些：

●缺乏全球性標(biāo)準(zhǔn)意味著同一產(chǎn)品的不同變型往往不得不針對(duì)世界范圍內(nèi)的不同市場(chǎng)進(jìn)行專門的制造 。這些變型產(chǎn)品可能采用了稍有不同的頻率，或者具有一個(gè)不同的RF輸出功率 。

●由于幾乎沒(méi)有針對(duì)工作于該頻段的設(shè)備的"系統(tǒng)級(jí)"標(biāo)準(zhǔn)，開(kāi)發(fā)人員因而往往不得不進(jìn)行自己的無(wú)線電設(shè)計(jì) 。一般來(lái)說(shuō)，他們必須首先選擇調(diào)制方案和協(xié)議等-隨后采用通用的標(biāo)準(zhǔn)元器件來(lái)設(shè)計(jì)其無(wú)線電發(fā)送器和接收器，而不能購(gòu)置一個(gè)集成化的無(wú)線電IC并采用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議 。這使得新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)過(guò)程既費(fèi)時(shí)、費(fèi)錢，又布滿風(fēng)險(xiǎn) 。

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