1 导言
规划一起包括Wi-Fi和蓝牙功用的消费类电子产品会遇到许多问题,特别是在要求一起作业形式的情况下。蓝牙和802.11b/gWLAN体系作业在2.4GHz频段,这两种技能都用到了可用频谱的重要部分(见图1)。
当WLAN设备和蓝牙设备靠得很近并企图一起收发无线信号时就会发生搅扰。这两种技能选用不同的办法进行信号传送:载波侦听多路拜访(CSMA)和跳频扩频。前者用于802.11b/g收发器,它在发送信号前会侦听闲暇信道。所发送的信号带宽大约20MHz,将占用距离为25MHz、最多3个非堆叠信道中的一个进行传输。
而蓝牙则选用跳频扩频技能在79个带宽为1MHz的信道间以每秒1,600跳的速率跳动选频,在每个跳频点发送较短的时分复用数据包。当一个设备建议衔接并成为该子网的主设备时,蓝牙衔接就成功建立了。假如知道方针地址,设备就直接发送页面音讯。假如方针地址不知道,会先发送一个查询音讯,跟着再发页面音讯。一旦两个设备同步上今后,这两个具有蓝牙功用的设备就处于衔接状况,并且每个设备会设定一个仅有的MAC)地址。经过简略的核算能够证明,蓝牙发射器输出的信号与802.11b/g信号在大约25%的时间内会有抵触。
这种一起信道搅扰效应与信号的相对强度与数据包的发送长度和占空比密切相关。针对这种搅扰现象所做的各种剖析和仿真实验标明,搅扰会严重影响其间一种或两种信号。相关规范供给了不同信号规划办法——802.11b运用的直接序列扩展频谱(DSSS)、802.11g运用的正交频分复用(OFDM)及蓝牙运用的跳频所导致的搅扰反弹程度。这些规范还运用根据数据包重传和数据速率下降的协议。但是,这些对策会极大地下降数据吞吐量,然后严重影响一些设备的功能。例如蓝牙音频传送或WLAN上的VoIP,数据包差错率只需超越几个百分点就会导致无法忍受的音频时延乃至通话中止。下面提出了处理共存搅扰的的两种办法——AFH(自适应跳频)和AFH与三线共存(时分复用)结合运用的技能。
2 AFH(自适应跳频)技能介绍及实验成果
AFH技能是对原始蓝牙跳频序列的一种改善,它答应蓝牙设备减缩跳频点的数量,其基本原理是经过分辨出ISM频段中优秀和恶化的信道,然后避兔运用恶化信道,削减受搅扰的程度。当蓝牙轻轻网进入AFH状况后,其跳频序列可运用的跳频点N的数量是动态改动的,其最大值不超越79。AFH只用于衔接状况,而不会改动寻呼、查询等状况时的跳频序列。
自适应跳频挑选机制的完成是根据原79跳体系(Bluetooth1.2协议中规则不再运用23跳体系)的频率挑选中心,在其基础上增加了AFH_mode和AFH_channel_map两个参数。
AFH_mode指出当时选频中心是否能够运用自适应跳频序列;AFH_channel_map中指明哪些信道是可用的,哪些信道是不可用的。首要,原选频中心生成一个信道,假如这个信道是AFH_channel_map中界说的可用信道,则不作任何调整,直接作为跳频序列的输出;假如此信道包括在不可用信道中,则经过重定位函数将其映射成一个可用的信道。这种映射联系是一一对应的,便是说,假如给定了蓝牙地址、时钟以及AFH_channel_map,一个不可用的射频信道将被仅有地转换为一可用信道,这样确保了在同一轻轻网中运用AFH机制的主从设备能够坚持跳频序列的同步。
在这种完成机制下,非自适应的79跳体系的跳频序列等于将悉数信适设为可用的AFH选频中心发生的频率序列,这一特点使得能够方便地与原非AFH设备坚持兼容。
AFH技能的另一点改动是:在原跳频体系中,主从节点别离选用不同的频率发送数据;当处于AFH状况时,在一次主从对话期间,从节点运用与主节点相同的射频信道向主节点呼应数据包,这被称作AFH的相同信道机制。运用相同信道机制首要是因为在网中存在搅扰的情况下,削减跳频能够防止从节点在发送呼应分组时跳到或许发生抵触的信道上,确保至少在一次主从对话的过程中数据不易遭到搅扰,到达进步吞吐率的意图。
不幸的是,比如AFH等技能是专门为2.4GHz设备规划用于检测和防止搅扰的,还不足以完成蓝牙与WLAN的共存。当蓝牙与802.11设备共存于同一规划中时作为独立技能的AFH是远远不够的,这首要是因为WLAN设备有必要供给较高的输出功率才干支撑长距离、高数据速率、牢靠的互联网、语音、数据和视频传输。图2给出了手机在一起运用蓝牙和Wi-Fi时的仿真图,此刻Wi-Fi正在进行数据传输,蓝牙耳机正在接听由小灵通打进的电话。
独自运用AFH技能,成果使得Wi-Fi吞吐量下降20%左右,小灵通接听杂音大。由此能够看出手机的WIFI发送会搅扰到手机蓝牙的接纳。
3 AFH技能与三线共存(时分复用)技能结合处理搅扰问题
AFH技能在上面现已介绍过了,独自运用AFH技能运用蓝牙耳机的通话作用不是很好,为了处理这种问题,在运用AFH技能的基础上又运用了三线共存(时分复用)技能。三线共存,望文生义,便是运用三根线衔接Wi-Fi和蓝牙,下面结合图3中Wi-Fi和蓝牙所示的三线衔接图来描绘一下三线共存的机制,其间主处理器运用的是TI公司的OMAP1621芯片。
由图3能够看出,三线衔接由RF_ACTIVE,BT_STATE,WLAN_ACTIVE三根信号线组成。RF_ACTIVE是从蓝牙设备向Wi—Fi设备发送的信号线,它告诉Wi—Fi设备此刻蓝牙设备正在作业,RF_ACTIVE在整个蓝牙的发送与接纳过程中都是有用的。因为硬件的需求,它有必要衔接到PIO7且不能改动。
BT_STATE也是由蓝牙设备向Wi—Fi设备发送的信号线,它告诉Wi—Fi设备此刻蓝牙是处于发送状况仍是接纳状况。因为硬件的需求,此信号线有必要衔接到蓝牙的PIO5管脚。
WLAN_ACTIVE是由Wi—Fi设备向蓝牙发送的信号线,它用来告诉蓝牙Wi—Fi设备即将发送或接纳数据,下一个蓝牙的操作应该被撤销。这根信号线默许衔接到PIO9。
此种类型的三线衔接一般只能用于BlueCore4以及更高的蓝牙核上。
这儿的三线共存实质上运用的是时分共存技能,当Wi—Fi设备即将发送或许接纳数据的时分下一个蓝牙使命动作将会被撤销。蓝牙使命在这儿一般分为高优先级和低优先级两种,当高优先级使命作业的时分,假如此刻Wi—Fi也在作业,这时分Wi—Fi使命将会被撤销,当蓝牙履行低优先级使命的时分,假如有Wi—Fi也在作业,这时分蓝牙使命应该被撤销。
运用AFH和三线共存两种技能很好的处理了蓝牙耳机通话的语音质量问题,并且Wi—Fi传输数据的作用也比较好。图4便是在一起运用这两种技能的情况下对蓝牙和Wi—Fi测验的仿真图。
4 结语
本文具体介绍了AFH技能和AFH技能与三线共存技能结合运用来处理智能手机上的蓝牙与Wi-Fi共存问题,经过实验成果得出了两种处理办法的作用,运用AFH技能和三线共存技能能够更好的处理蓝牙与Wi-Fi的共存问题。信任今后这种处理方案在一起具有这两种无线的其他的终端上也会越来越多的得到使用。