短程设备(SRD)一词旨在涵盖提供单向或双向通信且对其他无线设备几乎没有干扰能力的无线发射机。我们无法列出所有的srd应用程序，因为它们提供了许多不同的服务。它们更受欢迎的应用包括:

• 远程控制家庭或其他楼宇自动化系统

• 无线传感器系统

• 警报

• 汽车，包括远程无钥匙进入和远程汽车启动

• 无线语音和视频

SRD无线系统的设计者在选择r0的通信频率时需要非常小心。在大多数情况下，选择仅限于那些允许免许可操作的频谱部分，只要满足某些使用规范和条件。表1列出了全球可用的频段。

表1 .全球SRD频率分配

2.4 ghz频段被设计人员广泛使用，他们希望构建能够在全球范围内运行的系统。事实上，它已经成为蓝牙、WLAN和ZigBee等标准的首选频段。5.8 ghz频段也引起了一些关注，比如在无绳电话或802.11a版本的WLAN中。

然而，对于需要更宽范围和更低功耗的系统，由于减少共存问题和更大的传输范围，sub- 1ghz频段仍然具有吸引力，因为这两者都会影响功耗-这是电池供电应用中的一个重要考虑因素。

低频r的传播范围的改进可以用简化版的Friis传输方程来表示，该方程将接收天线的可用功率P(r)与发送天线的功率P(t)联系起来:

这个方程假设两个天线都有单位增益。由图可知，对于固定的发射功率P(t)，接收功率将随距离d的平方和频率f的平方而减小(或随波长λ的平方而增大)。如果接收到的功率低于正确解调信号所需的最小功率(称为灵敏度点)，链路将断开。

全球频率分配低于1ghz

表2给出了各种sub-1 ghz标准的更详细描述。这不是一个详尽的列表，但可以通过表中提供的链接找到更详细的信息。

表二。一些常见的区域SRD波段

433 mhz频段是全球使用的一种选择，日本需要稍微修改频率(大多数现代频率灵活的收发器都可以轻松处理，例如ADF7020(如下图1所示)或ADF7021)。然而，可用带宽小于2mhz，并且语音、视频、音频和连续数据传输等应用通常不允许在该频段内进行，从而限制了其使用。因此，它更常用于无钥匙进入系统和基本遥控。

868 MHz(欧洲)和902 MHz至928 MHz(美国)的频段更有用;它们不限制应用，并且允许更紧凑的天线实现。其他地区，如澳大利亚和加拿大，已经采用了这些规范的不同版本，从而使频段成为多区域的，尽管不是完全全球化的。

然而，在最新的EN 300 220规范之前，美国和欧洲机构采取了截然不同的监管方法。美国采用了跳频方法，而欧洲则在ERC REC-70文件中描述的每个子带中应用了占空比限制。这两种实现都有助于减少干扰，但是为这两个区域设计系统的制造商需要完全重写系统通信协议中的媒体访问层(MAC)。

幸运的是，最新的欧洲EN 300 220法规(将于2006年2月发布)已经扩展了频段，允许跳频扩频(FHSS)或直接序列扩频(DSSS)。这使得MAC实现更类似于为美国设计的那些，但仍需要进行一些微调。以下部分描述了新规范的一些方面，涵盖了SRD系统设计人员需要考虑的领域。

跳频系统

跳频扩频(FHSS)传输技术通过将频谱划分为多个信道，在它们之间以接收和发送双方都知道的伪随机序列或“跳频码”进行切换，从而在时域内传播能量。为了欢迎新节点加入网络，控制节点定期发送一个信标信号，新节点可以同步到信标信号。同步时间取决于信标间隔和跳频信道数。美国和欧洲标准都规定了相似数量的跳频信道，最大停留时间(在任何单次跳频中在特定频率上花费的时间)为400毫秒。

表III显示了当使用FHSS时，欧洲扩展频段(低于870 MHz)的信道数、有效额定功率(ERP)和占空比要求。与之前可用的2 MHz范围相比，一旦满足先听后讲(LBT)或占空比限制，就可以获得高达7 MHz的带宽。

表3。欧洲航道要求

“先听后说”(Listen-before-talk)是一种“礼貌的”通信协议，它在发起传输之前扫描频道的活动。也称为清晰信道评估(CCA)，系统使用它与跳频没有占空比限制。

宽带调制:DSSS

除了FHSS，直接序列扩频(DSSS)也在新的欧洲法规中得到了解决。在DSSS系统中，窄带信号与高速伪随机数(PRN)序列相乘产生扩频信号。每个PRN脉冲被称为一个“芯片”，序列的速率被称为“芯片速率”。原始窄带信号扩展的程度称为处理增益;它是芯片速率(R(c))与窄带数据符号速率的比值。FHSS和DSSS的频谱对比如图2所示。

在接收端，将传入的扩频信号与相同的PRN码相乘，使信号扩频，从而提取出原始的窄带信号。同时，接收机上的任何窄带干扰都会被扩散，并以宽带噪声的形式出现在解调器上。为系统中的每个用户分配不同的PRN码，可以实现同一频段用户之间的隔离。这就是众所周知的码分多址(CDMA)。

使用DSSS调制的几个系统示例包括IEEE 802.15.4 (WPAN)、IEEE 802.11 (WLAN)和GPS。DSSS的主要优点是:

1. 干扰弹性- DSSS抗干扰能力的本质是有用信号被PRN码乘以两次(扩散和扩散)，而任何干扰只乘以一次(扩散)。

2. 低功率谱密度-引入对现有窄带系统的最小干扰。

3. 安全性-非常耐干扰，因为弹簧/压缩。

4. 缓解多径效应

除DSSS或FHSS以外的宽带调制。

欧洲新法规的一个有趣的方面是，除了FHSS和DSSS之外，它们还提供了其他宽带扩频调制方案。FSK/GFSK(高斯频移键控)调制，占用带宽大于200khz，在欧洲法规下被认为是宽带调制。表4强调了适用于欧洲宽带调制方案(包括DSSS)的主要规范:

表4 .扩频调制(除FHSS外)和宽带调制的最大额定功率密度、带宽和占空比限制

ADF7025 ism波段收发器IC是使用FSK调制利用该宽带标准的一个例子。为了在865 mhz至870 mhz子频段工作，设计必须符合最大占用带宽(99%)和最大功率密度限制。通道边缘(或频带)最大功率限制也指定为- 36dbm。

ADF7025的设置如表5所示，这三个限制都得到了满足。图3显示了占用带宽为1.7569 MHz，峰值频谱密度为-1.41 dBm/100 kHz。

表5 . ADF7025宽带参数

ADF7025采用宽带调制，具有高数据速率(在这种情况下为384 kbps)的可能性，允许在低于1 ghz的欧洲ISM频段传输音频和中等质量的视频(每秒几帧)。

美国法规(FCC Part 15.247)的分配与欧洲类似，规定了在902 MHz至928 MHz, 2400 MHz至2483.5 MHz以及5725 MHz至5850 MHz频段内运行的跳频系统，同时也提供了“数字调制”信号。这是一个宽松的术语，涵盖了扩频(DSSS)和其他更简单的调制形式(如FSK, GFSK)，因此类似于欧洲法规中的“宽带调制”规范。两个主要要求是:

1. 最小6db带宽应至少为500khz。

2. 对于数字调制系统，在连续传输的任何时间间隔内，在任何3khz频带内，从意图器传导到天线的功率谱密度不得大于8dbm。

任何希望采用FHSS以外的系统的人通常必须将场强限制在50 mV/m (-1.5 dBm ERP)。但在“数字调制”的情况下，一旦满足最大功率谱密度限制，最大输出功率为1w。因此，使用FSK频率偏差足够宽的ADF7025，以确保6db带宽大于500khz，允许1 w的ERP。此外，由于信号带宽宽，可以实现更高的数据速率(ADF7025的最大速率为384 kbps)。

根据干扰的带宽，ADF7025的同信道抑制从-2 dB(最坏情况)到+24 dB不等。这可以与市售的802.15.4 DSSS收发器进行比较，后者具有-4 dB的同信道抑制，其中干扰信号是IEEE 802.15.4调制信号。

使用这些方法，类似的宽带调制系统现在可以在美国和欧洲使用，从而简化了面向全球市场的产品工程。ADF7025收发器架构适用于美国标准中定义的“数字调制”模式和欧洲新法规中定义的“宽带调制”模式。

暂态功率要求

工程师还应该了解欧洲法规中的一项新规范，该规范对瞬态功率施加了限制，瞬态功率的定义是在正常操作期间发射机打开和关闭时落入相邻频谱的功率。这一限制已被添加到最新的法规中，以防止光谱飞溅。

当功率放大器(PA)的电流增加(打开)或减少(关闭)时，压控振荡器(VCO)看到的负载发生变化，导致锁相环(PLL)瞬间解锁并产生杂散发射(或光谱飞溅)，而环路寻求重新获得锁定。在一个单元只隔一段时间传输的系统中，溅射可以显著增加落入邻近信道的功率。

图4突出了光谱飞溅的问题。黄色的轨迹显示了ADF7020发射机每100毫秒打开和关闭一次PA，而频谱分析仪保持最大保持时的PA输出频谱。很明显，大量的电力正落入航母两侧的信道中。蓝色的轨迹显示PA输出每100毫秒以64步的速度打开和关闭，并且表明落入邻近通道的功率大大减少。最新的EN 300 220规范8.5对落入这些相邻通道的功率量进行了限制。

测量程序要求发射器在最大输出功率下开启和关闭五次;并测量落入载波两侧的第二、第四和第十通道的功率。

确保符合此规范的最简单方法是逐渐将PA从开到关或从开到关。这通常是通过使用微控制器分阶段打开/关闭PA来完成的。使用ADF7020收发器，可以在最多63步中将PA从off步进到+14 dBm。一种更快和更简单的方法是使用带有自动PA坡道的收发器。ADF7021具有可编程斜坡，其步数和每一步的持续时间都可以由用户设置。

通信协议注意事项

设备目前正在更新ismLINK(2.0版)协议软件，该软件可以与任何ADF702x收发器一起使用。该协议旨在用于全球1 ghz以下频段，并结合了新的欧洲法规。它基于星型网络(最多有255个端点)，如图5所示。

该协议的核心是具有避免碰撞(CSMA-CA)的非槽、非持久载波感知多址方案。端点(EP)在发送(LBT)之前侦听信道，从而避免冲突。

协议的非插槽方面意味着ep一旦有数据就可以传输，但首先要执行先听后说的操作。这种方法还确保不需要同步。如果EP检测到通道繁忙，则在执行另一个LBT之前，它会随机退出一段时间。这种回退发生的次数是有限的，因此协议具有非持久性。在FHSS模式下，协议在每个跳频信道上使用CSMA-CA系统，从而满足了欧洲新法规的LBT要求。

ismLINK协议的物理层(PHY)和媒体访问层(MAC)参数是高度可配置的，因此允许对设备和系统进行彻底的评估。还提供了源代码，简化了系统开发过程。该协议是ADF702x开发套件(ADF70xxMB2)的一部分。ismLINK的系统概述如图6所示。有关这方面的更多信息可通过网站获得。

结论

新的欧洲法规对863- 870- mhz频段的无线协议提出了非常具体的要求。无论系统使用单通道协议、FHSS还是DSSS，都必须遵守特定的规则。这当然会使协议设计复杂化。然而，这些新的ETSI法规的优点是，它们在许多方面反映了FCC第15.247部分的规定，从而简化了用于多区域使用的协议的设计。此外，设备开发工具包还包括协议示例，以简化设计短距离无线网络所涉及的挑战。