如何解决手机中WiMax、蓝牙和Wi-Fi共存问题
发布时间:2008/5/29 0:00:00 访问次数:354
从单功能蜂窝电话到具有丰富连接功能的各种多模多媒体设备,移动电话的发展非常迅速。这种发展趋势同时有益于用户、运营商、网络服务提供商和应用开发人员,但对手机oem商来说却意味着难度越来越高,因为不同的无线协议之间存在着难以处理的干扰问题。比如:
1.蓝牙:这是中端/高端手机中的标配功能,可以提供耳机、笔记本(无线pc modem和/或同步功能)以及打印机等外设的短距离连接。
2.wi-fi:可以让用户接入互联网,打voip电话。
3.wimax:很快会将与wi-fi相同的功能扩展到更远的距离,并且性能更加稳定。
手机制造商几年前就认识到,蓝牙和wi-fi(2.4ghz频带)的频率非常接近,而且它们的天线靠在一起,再加上两种协议完全不协调的事实,最终将导致发生故障的严重性能挑战。蓝牙和wi-fi芯片组供应商在产品中增加了共存接口,实现了在共享无线频率媒介上的仲裁,以防止冲突和信号劣化,从而有效解决了这一难题。
随着移动wimax(ieee802.16e)的推出,oem又面临新的干扰挑战,这是因为新的wimax协议工作在多个频带(在wimax术语中定义为“模式”),而最常用的是2.3-2.4ghz和2.5-2.7ghz。这种频率区间虽然比蓝牙和wi-fi之间的大,但仍不足以避免共存问题的发生。
一个典型的使用场合是,用户一边利用蓝牙耳机进行蜂窝通话,一边通过电话的wimax无线链路下载电子邮件或浏览互联网,这时确保无线接口共存的完美机制就很有必要。如果没有这种机制,话音质量和数据包吞吐量下降将导致用户体验低劣。由于有越来越多的最终用户使用蓝牙和wi-fi配件(如蓝牙耳机,wi-fi路由器),因此最佳解决方案必须能与已经投入使用的设备一起工作,而不是去修改现有设备。
wimax和蓝牙干扰
上述情景将用来分析从wimax发射到蓝牙无线链路的干扰模式,并确定其影响。图1所示是一个由蓝牙耳机和带wimax功能的移动电话组成的系统。蓝牙耳机的发射功率是0dbm。在耳机天线处收到的信号电平是-40dbm。蓝牙规范要求接收器能够处理最高为-27dbm的干扰信号。
本例中手机的wimax发射器工作在2.5-2.7ghz频带。wimax功放(pa)的输出功率可能高达+25dbm。wimax和蓝牙发射天线彼此靠得很近,用户的手或手机摆放的表面通常会在它们之间造成10db的路径损耗。这样一来,在蓝牙带通滤波器(bpf)输入端产生的信号电平为+15db。bpf必须能够通过高达2.48ghz的频率(最高的蓝牙跳频),因此无法抑制超过3db的无用wimax信号,故至少有+12db的干扰信号被传递到蓝牙低噪放大器(lna)。
图1:由蓝牙耳机和带wimax功能的手机构成的通信系统。
假定蓝牙抑制能力为-27dbm,那么很明显无法有效抑制掉wimax信号,这样就会发生阻塞。另外,蓝牙lna输入端如此强的信号可能会超过lna的最大额定输入功率,最终导致严重的可靠性问题。
为了便于讨论,本文规定“本端”代表使用手机的一方,“远端”代表正在通话的另一方。只要手机的蓝牙接收电路被wimax发射信号阻塞,远端就会听到“喀喇”声。
wimax阻塞对本端的影响程度稍低些,因为从手机到耳机存在较高的路径损耗,但对本端端点的干扰也不能被完全忽略。这种“喀喇”声发生的概率异常的高。假设在以下场合(后文有解释),手机中的蓝牙接收器最多有1/6的时间在用。根据wimax的使用情况,随着流量的增加,在较高频率处,蓝牙接收器将会被阻塞。如上所述,蓝牙发射对wimax接收有负面影响,但不是很严重。
解决共存挑战
根据上文的分析,显然无法消除或者减轻无线或物理层(phy)的干扰,因为这种干扰是系统与生俱来的。因此,解决方案必须通过更高的层即介质访问控制(mac)层来实现。在mac层,可以实现不同协议之间的同步,并保证共享频谱上的带宽能够以时分复用、非并性和公平的方式得到分配。这种解决方案可以消除任何潜在的冲突,同时仍能保持固有的链路性能属性。
有许多应用场合和使用情况需要解决,也即wimax、蓝牙和wi-fi发射和接收的各种组合,每种情况都有不同的链路扫描、建立和活动模式。为了讨论的连贯性,我们仍使用上面的例子来解释推荐的共存解决方案。后面我们还会在上述用例中增加wi-fi无线链路,该链路用以下要素表征:
移动电话和wimax基站之间的有效wimax链路。
工作在sco/hv3模式(商用蓝牙耳机使用的标准模式)的有效蓝牙语音链路。
第一步是同步协议的时间基准。首
从单功能蜂窝电话到具有丰富连接功能的各种多模多媒体设备,移动电话的发展非常迅速。这种发展趋势同时有益于用户、运营商、网络服务提供商和应用开发人员,但对手机oem商来说却意味着难度越来越高,因为不同的无线协议之间存在着难以处理的干扰问题。比如:
1.蓝牙:这是中端/高端手机中的标配功能,可以提供耳机、笔记本(无线pc modem和/或同步功能)以及打印机等外设的短距离连接。
2.wi-fi:可以让用户接入互联网,打voip电话。
3.wimax:很快会将与wi-fi相同的功能扩展到更远的距离,并且性能更加稳定。
手机制造商几年前就认识到,蓝牙和wi-fi(2.4ghz频带)的频率非常接近,而且它们的天线靠在一起,再加上两种协议完全不协调的事实,最终将导致发生故障的严重性能挑战。蓝牙和wi-fi芯片组供应商在产品中增加了共存接口,实现了在共享无线频率媒介上的仲裁,以防止冲突和信号劣化,从而有效解决了这一难题。
随着移动wimax(ieee802.16e)的推出,oem又面临新的干扰挑战,这是因为新的wimax协议工作在多个频带(在wimax术语中定义为“模式”),而最常用的是2.3-2.4ghz和2.5-2.7ghz。这种频率区间虽然比蓝牙和wi-fi之间的大,但仍不足以避免共存问题的发生。
一个典型的使用场合是,用户一边利用蓝牙耳机进行蜂窝通话,一边通过电话的wimax无线链路下载电子邮件或浏览互联网,这时确保无线接口共存的完美机制就很有必要。如果没有这种机制,话音质量和数据包吞吐量下降将导致用户体验低劣。由于有越来越多的最终用户使用蓝牙和wi-fi配件(如蓝牙耳机,wi-fi路由器),因此最佳解决方案必须能与已经投入使用的设备一起工作,而不是去修改现有设备。
wimax和蓝牙干扰
上述情景将用来分析从wimax发射到蓝牙无线链路的干扰模式,并确定其影响。图1所示是一个由蓝牙耳机和带wimax功能的移动电话组成的系统。蓝牙耳机的发射功率是0dbm。在耳机天线处收到的信号电平是-40dbm。蓝牙规范要求接收器能够处理最高为-27dbm的干扰信号。
本例中手机的wimax发射器工作在2.5-2.7ghz频带。wimax功放(pa)的输出功率可能高达+25dbm。wimax和蓝牙发射天线彼此靠得很近,用户的手或手机摆放的表面通常会在它们之间造成10db的路径损耗。这样一来,在蓝牙带通滤波器(bpf)输入端产生的信号电平为+15db。bpf必须能够通过高达2.48ghz的频率(最高的蓝牙跳频),因此无法抑制超过3db的无用wimax信号,故至少有+12db的干扰信号被传递到蓝牙低噪放大器(lna)。
图1:由蓝牙耳机和带wimax功能的手机构成的通信系统。
假定蓝牙抑制能力为-27dbm,那么很明显无法有效抑制掉wimax信号,这样就会发生阻塞。另外,蓝牙lna输入端如此强的信号可能会超过lna的最大额定输入功率,最终导致严重的可靠性问题。
为了便于讨论,本文规定“本端”代表使用手机的一方,“远端”代表正在通话的另一方。只要手机的蓝牙接收电路被wimax发射信号阻塞,远端就会听到“喀喇”声。
wimax阻塞对本端的影响程度稍低些,因为从手机到耳机存在较高的路径损耗,但对本端端点的干扰也不能被完全忽略。这种“喀喇”声发生的概率异常的高。假设在以下场合(后文有解释),手机中的蓝牙接收器最多有1/6的时间在用。根据wimax的使用情况,随着流量的增加,在较高频率处,蓝牙接收器将会被阻塞。如上所述,蓝牙发射对wimax接收有负面影响,但不是很严重。
解决共存挑战
根据上文的分析,显然无法消除或者减轻无线或物理层(phy)的干扰,因为这种干扰是系统与生俱来的。因此,解决方案必须通过更高的层即介质访问控制(mac)层来实现。在mac层,可以实现不同协议之间的同步,并保证共享频谱上的带宽能够以时分复用、非并性和公平的方式得到分配。这种解决方案可以消除任何潜在的冲突,同时仍能保持固有的链路性能属性。
有许多应用场合和使用情况需要解决,也即wimax、蓝牙和wi-fi发射和接收的各种组合,每种情况都有不同的链路扫描、建立和活动模式。为了讨论的连贯性,我们仍使用上面的例子来解释推荐的共存解决方案。后面我们还会在上述用例中增加wi-fi无线链路,该链路用以下要素表征:
移动电话和wimax基站之间的有效wimax链路。
工作在sco/hv3模式(商用蓝牙耳机使用的标准模式)的有效蓝牙语音链路。
第一步是同步协议的时间基准。首