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无线干扰与抗干扰的对弈
  • 2012-12-6 15:57:54
  • 类型:原创
  • 来源:电脑报
  • 报纸编辑:薛昱
  • 作者:八戒
【电脑报在线】在过去十年里,802.11技术取得了长足的进步——更快、更强、更具扩展性。但是有一个问题依在困扰着WiFi:可靠性。如近日一则新闻,又将WiFi可靠性的问题提到了风口浪尖!

    在过去十年里,802.11技术取得了长足的进步——更快、更强、更具扩展性。但是有一个问题依在困扰着WiFi:可靠性。如近日一则新闻,又将WiFi可靠性的问题提到了风口浪尖!日前,深圳地铁2号线多趟列车多次出现突然暂停运行的故障,每次暂停时间为一到两分钟,造成大量乘客被迫多次换乘……而经过调查后,背后的罪魁祸首居然是WiFi!之所以出现这样的状况,由于WiFi与地铁的无线电通信所采用的2.4GHz频段相同,导致WiFi与地铁通信系统相互间抢信号通道、出现无线重迭干扰的问题!

  

2.4GHz频段,曾经的高速路开始拥堵

    2.4GHz是指在ISM频段中,2.4~2.4835GHz之间的频率,是由美国联邦通讯委员会所定义,专门预留给工业、科学及医疗使用的免费频段,没有任何使用上的限制。正由于免费,你就会发现原来WiFi无线网络、蓝牙、家里的2.4GHz无线电话、甚至部分家电,都是落于 2.4~2.4835GHz之间的频率、都可以通称为2.4GHz无线设备。


    这就造成这么一个局面:任一个无线设备只要一连线就不得不与其它设备,如婴儿监视器、蓝牙耳机等来抢通道。就像十一高速路免费导致路上挤满了汽车一样,所有车的行驶速度都会降了下来,高速路变成慢车道甚至停车场!有些驾驶员以为自己技高胆大,往往会随意抢道、并线,这些不文明行车行为无疑干扰了别人正常行车,堵车、刮蹭等事故也就伴随而来——无线电干扰问题出现也是类似原因!因此如何避开WiFi与其它无线设备之间的干扰成了开发者需要解决的问题。


抗干扰,WiFi设备如何做?

1、 直接序列扩频技术,见缝插针

    面对无线标准之间的干扰问题,人们想到了电子战中采用抗干扰技术——直接序列扩频通信技术! 

    直接序列扩频通信技术开始出现于第二次世界大战,是美军重要的无线保密通信技术。它主要是通过高码率的扩频码序列对信息比特流进行解编,将窄带频段的数字信息流扩宽、从而能用比窄频宽许多的频道来传输数据。虽然扩频的频道很宽,但功率很低,这让直接序列扩频具有不错抗干扰的优势。比如信号扩频宽度为100倍,窄带干扰基本上不起作用,而宽带干扰的强度降低了100倍,如要保持原干扰强度,则需加大100倍总功率——当然这实质上是难以实现的。因信号接收需要扩频编码进行相关解扩处理才能得到,所以即使以同类型信号进行干扰,在不知道信号的扩频码的情况下,由于不同扩频编码之间的不同的相关性,干扰也不起作用。


    直接序列扩频技术通过占用宽带频谱资源通信来改善了抗干扰能力,是否浪费了频段?其实正相反,扩频通信提高了原有频带的利用率。传统WiFi无线通讯是窄频通讯,即是将频谱分成数个使用信道,然后于每个通道内利用提高强度作法来传递信号。由于频带很窄,它很容易被其它频率相同之高功率窄频讯号所掩盖,就好像讲话时有重型卡车经过,因此同一频率只允许一个系统进行传输,若有第二个系统使用将造成共挤出现相互重迭干扰的状况。这样另一个系统须使用不同频率的信道。但由于功率强的缘故,不同频率相邻有时仍会产生干扰,因此为了不同信道避免相邻干扰,每个信道间会有类似防火通道功效的防护频段,即是闲置不用的频率区段来避免相邻干扰,而从另一个角度看也等于是浪费了本就有限的频段资源。直接序列扩频就是要利用这些闲置的频段资源——因为扩展信号功率要低许多。

    不过,直接序列扩频系统也存在与存在与其它DSSS系统相重迭的风险,最可能产生数据丢失。因此针对这个缺点,开发者们采用一些补救措施来弥补。

本文出自2012-12-10出版的《电脑报》第49期 E.硬件发烧友
(网站编辑:黄旭)


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