1GHz以下全球免许可频段短距离无线系统的设计考虑

文章摘要：跳频系统跳频扩频(FHSS)发射技术通过将频谱划分为多个信道，并以接收机和发射机都认可的伪随机序列(或称为“跳频码”)在这些信道之间进行切换，在时域中将能量扩展开来。为便于新的节点加入网络，控制器节点周期性地发送信标信号，使新加入的节点能与其同步。所需的同步时间取决于信标的发射间隔以及跳频信道的数量。美国和欧洲标准规定的跳频信道数量较为接近，最大驻留时间(即在单次跳频期间停留在特定频率上的时间)为400ms。表3给出了采用FHSS技术时欧洲标准的扩展频段(低于870MHz)所需的信道数量、有效辐射功率(ERP)和占空比。当满足先听后说(LBT)或占空比限制时，带宽均可高达7MHz，而在以往只能

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跳频系统
跳频扩频(FHSS)发射技术通过将频谱划分为多个信道，并以接收机和发射机都认可的伪随机序列(或称为“跳频码”)在这些信道之间进行切换，在时域中将能量扩展开来。为便于新的节点加入网络，控制器节点周期性地发送信标信号，使新加入的节点能与其同步。所需的同步时间取决于信标的发射间隔以及跳频信道的数量。美国和欧洲标准规定的跳频信道数量较为接近，最大驻留时间(即在单次跳频期间停留在特定频率上的时间)为400ms。
表3给出了采用FHSS技术时欧洲标准的扩展频段(低于870MHz)所需的信道数量、有效辐射功率(ERP)和占空比。当满足先听后说(LBT)或占空比限制时，带宽均可高达7MHz，而在以往只能获得2MHz的带宽范围。
先听后说是一种“有礼貌”的通信协议，在启动发送之前会先扫描信道上的活动，也被称为空闲信道评估(CCA)，采用该协议的跳频系统不受占空比的限制。
除了FHSS，直接序列扩频(DSSS)也在新的欧洲规范中得到采用。在DSSS系统中，窄带信号与高速伪随机数(PRN)序列相乘，得到扩频信号。每个PRN脉冲被称为一个“码片”，序列的速率被称为“码片速率(chip rate)”。初始的窄带信号被扩展的程度被称为处理增益，等于码片速率(Rc)与窄带数据符号速率之间的比。图2对FHSS和DSSS的频谱进行了比较。宽带调制：DSSS
在接收机，接收到的扩频信号与相同的PRN码相乘，以对信号进行解扩频，从而提取出初始的窄带信号。同时，接收机端的任何窄带干扰信号会被扩展，并以宽带噪声的形式出现在解调器上。系统中的每个用户分配有不同的PRN码，从而在相同的频带中实现用户隔离。这种方法被称为码分多址(CDMA)。                     
                                              图2：FHSS和DSSS的频谱对比图一些使用DSSS调制技术的系统实例包括IEEE 802.15.4(WPAN)、IEEE 802.11(WLAN)以及GPS系统。DSSS的主要优势包括：
1. 抗干—DSSS抗干扰能力的基本原理是将有用信号与PRN码相乘两次(扩频和解扩频)，而任何干扰信号只相乘一次(扩频)；
2. 低功率谱密度—在现有的窄带系统引入的干扰最小；
3. 安全性—由于实现了扩频/解扩频，所以对干扰有很强的抵御能力；
4. 缓解多径效应。
DSSS或FHSS之外的宽带调制方法
除FHSS和DSSS宽带扩频调制方法外，欧洲规范还支持带宽大于200kHz的FSK/GFSK(高斯频移键控)调制技术。表4给出了适用于欧洲宽带调制方案(包括DSSS)的主要规范。
ADF7025 ISM频段收发器是支持采用FSK调制宽带标准的器件。为了能在865~870MHz子频段内工作，器件设计必须满足最大占用带宽(99％)和最大功率密度的限制以及信道(或频段)边沿的最大功率为-36dBm的限制。如果按照表4中的参数对ADF7025进行设置，器件可以满足这三个限制条件。图3是ADF7025的宽带调制试验结果，其占用带宽为1.7569MHz，峰值频谱密度为-1.41dBm/100kHz。

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