藍牙2.4GHz 與 WiFi 2.4GHz 5GHz無線信道頻率劃分總結

0.前言

          信道也稱作通道(Channel)、頻段,是以無線信號(電磁波)作爲傳輸載體的數據信號傳送通道。無線網絡(路由器、AP熱點、電腦無線網卡)可在多個信道上運行。在無線信號覆蓋範圍內的各種無線網絡設備應該儘量使用不同的信道,以避免信號之間的干擾。

1.藍牙2.4GHz無線信道頻率劃分

   1.1 BLE4.0 的體系結構

   藍牙低功耗包含三個部分:控制器、主機和應用程序。

1.2 物理層(Physical Layer)

●調製方式: GFSK, 高斯頻移鍵控。

(1)工作在2.4GHz ISM頻段。頻率範圍: 2.400-2.4835 GHz

(2)ISM頻段: (Industrial Scientific Medical Band)主要是開放給工業、科學和醫用3個主要機構使用的頻段。

(3)ISM頻段屬於無許可(Free License)頻段。2.4G ISM頻段是唯一一個在所有國家都無需授權的頻段,只需要遵守-定的發射功率即可。我們熟知的無線局域網、藍牙、ZigBee等無線網絡,均可工作在2.4GHz ISM頻段上。

(4)2.4G被劃分爲40個RF信道(f=2402+k*2 MHz, k=0, ... ,39), 信道間隔2MHz,其中:

●廣播信道:3個,固定。

●數據信道: 37個,自適應跳頻。

●無線速率: 1Mbps、 2Mbps.

 

      廣播信道:37 3839,對應的中心頻率是2402MHz2426MHz2480MHz。廣播信道之間至少相差24MHz每次廣播,都會在3個信道上將廣播數據發送一次,這能有效地避免干擾,即使一個信道存在干擾,另外的信道也可以很好地工作,而三個信道同時被幹擾的情況極少。

爲什麼廣播信道是3個,而不是更多?

          廣播信道越多,各個信道同時受到干擾的機率越小,抗干擾性越強。但是廣播信道越多,發射數據佔用的時間就越長,功耗也就越高。所以,在綜合考慮抗干擾性和功耗的情況下,SIG將廣播設定爲3個。

2.WiFi 2.4GHz無線信道頻率劃分

           目前主流的2.4GHz無線WIFI網絡設備不管是802.11b/g還是802.11b/g/n 一般都支持13個信道。它們的中心頻率雖然不同,但是因爲都佔據一定的頻率範圍,所以會有一些相互重疊的情況。

 

2.4GHz(=2400MHz)頻帶的信道劃分。實際一共有14個信道(下面的圖中畫出了第14信道),但第14信道一般不用。

 

         每個信道的有效寬度是 20MHz,另外還有2MHz的強制隔離頻帶(類似於公路上的隔離帶)。即,對於中心頻率爲 2412 MHz 的1信道,其頻率範圍爲 2401~2423MHz

      除 1、6、11 三個一組互不干擾的信道外,還有 2、7、123、8、134、9、14 三組互不干擾的信道。

3.WiFi 5GHz無線信道頻率劃分

            IEEE 802.11a規範爲UNII1頻段指定了四個信道,爲UNII2頻段指定了四個信道,並且UNII3波段的四個通道。這些信道間隔爲20兆赫,被認爲是非干擾的;

             然而,它們在頻譜上確實有輕微的重疊。可以在相鄰的小區覆蓋,但如果可能,建議將相鄰小區信道至少分隔1個信道。

下圖顯示了802.11a頻段的信道方案。

 

 

下表列出了北美的5GHzWiFi頻率分配情況。

 

4.總結

     本文對藍牙、WiFi的信道做了一次整理歸納。在無線信號覆蓋範圍內的各種無線網絡設備應該儘量使用不同的信道,以避免信號之間的干擾。

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   關於SmartRadio技術以後再講。

      另外,關於無線通信的技術,CISCO 的網站上有一份非常詳細的介紹(英文

 

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