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WiFi和Zigbee信号共存与干扰

射频美学 2023-12-03 06:00
入门级示波器的属性缺陷 精密双向电流传感放大器：精准测量，守护电流安全

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2.4 GHz ISM频段支持Wi-Fi（IEEE 802.11b/g/n），zigbee和Thread（IEEE 802.15.4），Bluetooth和Low power Bluetooth。这些不同的2.4 GHz无线电标准的同时操作会降低一个或多个无线电的性能。为了提高抗干扰性，每个2.4 GHz ISM无线电标准都支持某种程度的冲突避免或消息重试功能。在低数据吞吐率，低功率水平或足够的物理间隔下，这些2.4 GHz ISM标准可以共存，而对性能没有重大影响。
但是如下方式使用使得共存问题变得更加突出：

  • 增加了Wi-Fi传输功率以扩展范围：+30 dBm Wi-Fi接入点现在很常见；

  • Wi-Fi吞吐量增加：

    根据可达到的信噪比（SNR），文件传输或视频流的高吞吐量要求可能会导致2.4 GHz ISM频段内的Wi-Fi占空比较高；

  • 将Wi-Fi、zigbee、Thread和低功耗蓝牙（BLE）集成到同一设备中以实现网关功能。

Wi-Fi对zigbee的影响

Wi-Fi在2.4 GHz ISM频带上最多支持14个重叠的20/22 MHz带宽信道，发射功率高达+30 dBm。同样，2.4 GHz ZigBe支持16个非重叠的2 MHz带宽信道，发射功率高达+20 dBm。这些Wi-Fi和zigbee 、Thread通道映射如图所示。

 




干扰问题
当WiFi网络与ZigBee网络位于同一频道时，WiFi网络通常会干扰ZigBee网络。


WiFi信号频谱中的包含两个组成部分：
  • 包含数据子载波的20 MHz“正方形”部分
  • 两侧的旁带波，这是正常的副作用


 
边带波可能不携带WiFi数据，但它们完全有能力淹没ZigBee传输。
通常只有在靠近正在传输的设备（尝试进行速度测试或高清视频流）时，才可以看到边带。当ZigBee接入点和WiFi接入点彼此非常靠近时（例如在同一通信柜中），这一点尤其明显。
在同一环境中部署ZigBee和WiFi网络时，实现和平共存的信道规划至关重要。

验证

为了更好地了解Wi-Fi对Zigbee、Thread的影响，Silicon Labs测量了占空比为100％的802.11n（MCS3，20 MHz带宽）分别以各种功率进行发送，同时接收以足够功率发送的802.15.4消息达到1％的PER（接收灵敏度）。下图显示了在同一个(重合的)频道，相邻频道和相距较远频道时的结果。

  • 同频道（Zigbee重叠Wi-Fi）

在Zigbee通道12处，EFR32可以接收到比Wi-Fi发射功能低6dB的802.15.4信号。

  • 相邻频道（一个Wi-Fi带宽内的Zigbee）

-35dBm或更弱的Wi-Fi发射功率（100％占空比）接收-80 dBm IEEE802.15.4信号。

  • 远距频道（超过一个Wi-Fi带宽的Zigbee）

在Zigbee 25通道上，EFR32可以接收-85dBm的802.15.4信号，Wi-Fi发射功率-22dBm

如下图所示，在蓝色节点处有一个功率较大的WiFi发射器

绿色范围表示WiFi信号开启时802.15.4节点的可接收范围，
绿色和黄色之间表示只有WiFi信号关闭时，才能接收到802.15.4信号。 





——END——




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