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使用先进技术确保蓝牙/Wi-Fi共存体系服务质量

蓝牙和Wi-Fi都工作在2.4GHz ISM频段,尽管二者所用频谱不同,但如果Wi-Fi接收器在接收Wi-Fi信号时感应到蓝牙信号,那么仍会产生干扰。蓝牙接收器也会发生同样的情况。除了与其它无线标准共

现在蓝牙和Wi-Fi|0″>Wi-Fi技能在笔记本电脑、PDA、个人多媒体播放器和手机等设备中已开端共存开展。

无线VoIP电话和多模手机等设备乃至需求支撑蓝牙Wi-Fi一起作业,这为芯片规划人员提出了更高要求。假如在开发进程中没有经过深思熟虑就将蓝牙Wi-Fi嵌入到同一个设备中,其成果或许会导致发生搅扰然后影响用户体会。

蓝牙和Wi-Fi都作业在2.4GHz ISM频段,虽然二者所用频谱不同,但假如Wi-Fi接纳器在接纳Wi-Fi信号时感应到蓝牙信号,那么仍会发生搅扰。蓝牙接纳器也会发生相同的状况。除了与其它无线规范共存所带来的应战外,微波炉等家电也或许中止蓝牙通讯衔接,这类家电在作业时会辐射出RF能量,但由于本钱和工程方面的约束,这种搅扰只能在必定程度内得到按捺。

虽然存在这种来自周围环境的RF搅扰,但蓝牙和Wi-Fi技能仍是得到顾客越来越广泛的认同,尤其是曩昔6年以来,蓝牙产品和无线LAN网络已呈现在许多家庭中。这两种技能都作业在2.4GHz频率范围内,二者共存是优先考虑的要素,现在为防备搅扰研制人员已开宣布若干翔实办法。

为约束ISM频段内任何单一区段的发射功率,蓝牙和Wi-Fi都强制要求在数据传输时选用扩展频谱技能。蓝牙选用跳频扩频(FHSS)技能在相对较窄的1MHz带宽内发射数据包。窄带信号的频率以1600跳/秒的速率在可用的79条信道内跳变。经过在该频谱内跳频,信号功率被散布在整个频段。发生惯例搅扰时,蓝牙和Wi-Fi信号交叠或许导致接纳数据包的进程中止,然后导致包过错。间隔很近的天线可在第二个体系作业时导致前端交叠搅扰。

跟着蓝牙规范的开展,已增加了可使蓝牙与Wi-Fi及其它潜在搅扰源易于同处的若干新技能。下文将介绍现已付诸实施的几种技能。

自适应跳频技能

在由Bluetooth SIG 开发的v1.2蓝牙规范中引进了自适应跳频(AFH)技能,为蓝牙射频供给了有用抵消惯例搅扰的途径。AFH可识别出“坏”信道,在这些信道处当地会呈现其它设备搅扰蓝牙信号或蓝牙信号搅扰其它设备的景象。

支撑AFH的蓝牙设备能在其轻轻网内与其它设备进行通讯,同享可辨别出的坏信道的详细信息。设备会切换到可用的“好”信道,然后远离搅扰源,这样对所用的带宽就不会发生影响。为使AFH发挥作用,对坏信道的辨别有必要精确并且惯例搅扰有必要是仅有的搅扰方式。图1表明晰AFH的作业原理。


图1:选用AFH技能可进步蓝牙与802.11的共存性。

CSR公司BlueCore蓝牙芯片的初始设置答应在4秒左右的时间内对来自新搅扰源的搅扰采纳自适应办法。信道跳转(Channel skipping)为契合蓝牙v1.1规范的设备供给了AFH功用,只需敞开AFH功用,在衔接用户时,立体声音频流和单声道耳机等对时间性要求很严厉的媒体运用基本上不受影响。

时分复用技能

时分复用(TDM)技能是用于处理AFH力不从心的前端交叠搅扰的一种办法。该办法开始是为维护802.11b/g Wi-Fi传输免受蓝牙搅扰而引进的,当Wi-Fi在ISM频段作业时,它将关断除高优先级蓝牙外的一切蓝牙传输。

该办法相似信道跳转,会献身部分蓝牙带宽,但丢失的带宽部分与802.11b/g的占空比成份额。因而,若802.11b/g处于闲暇状况,链路坚持传输的带宽丢失只要2%~3%,用户察觉不到。


图2:选用时分复用(TDM)技能。

为提高TDM功率,有必要有与802.11b/g射频活动有关的精确信息。无线技能公司CSR选用一个WLAN_Active硬件信号以保证当802.11b/g信号作业时能得到维护。

不过有时也要维护蓝牙信号免受802.11b/g的搅扰,为此,CSR公司开宣布一种可选信号BT_Priority,当在收发一个重要蓝牙数据包时,该信号将给出指示。该信号可维护运用HV3包的SCO音频,它是单声道耳机运用最广泛的流音频格局。

信道质量驱动数据传输率(CQDDR)

存在DH和DM两种方式的数据包,它们别离选用高、中两种带宽。DH包可在包内传输更多的数据,可是假如包部分损坏,则有必要从头传送整个包以康复数据。DM包括有前向纠错(FEC)码,该码占有用载荷的1/3:即数据的每10位增加5位前向纠错码。在一个15位数据/FEC块中,能批改两个错位。

DM包格局或许降低了最大的数据速率,但比那些不具备纠错功用的DH格局更为可靠。接纳设备与发射设备能够依据周围的搅扰状况来决议选用哪种包格局。例如,假如一台设备以为所接纳的包有许多过错,它会告知发射设备以DM包格局发送该数据。假如链路很“清净”,它答应另一端切换回DH包格局。图3演示了这种通讯交互。


图3:凭借CQDDR技能,蓝牙设备能够依据具体条件动态改换数据包类型。

当一台支撑BlueCore蓝牙设备向一台不支撑CQDDR功用的设备发送数据时,CSR开宣布一种算法能够评价链路功用并依据认可包(ACK)与未认可包(NACK)的比率来调整传输的数据包格局。可是,当从不支撑CQDDR的设备中接纳信息时,假如数据包被损坏,BlueCore无法采纳任何相似办法。

延伸同步衔接导向信道(eSCO)技能

eSCO是查错语音信道,它答应从头传送损坏的语音数据。每个数据包都有一个CRC(循环冗余校验),所以接纳者可查验接纳到的包是否正确。重传窗(Retransmission windows)答应从头传送未被认可的包。eSCO是在蓝牙规范v1.2中引进的。在前期蓝牙版别中运用的v1.1 SCO仅使用单时隙数据包。而eSCO答应使用3时隙包完成同步语音或数据。这意味着与64kbps固定速率的v1.1比较,eSCO的衔接速率可超越100kbps。


图4:延伸同步衔接导向信道技能(eSCO)。

在每个eSCO时间,主设备发送一个eSCO包,从设备使用惯例SCO规矩进行呼应(即便从设备没收到主设备发送的包,也答应它做出呼应)。就版别1.1 SCO来说,有3个不同的包距离可选,它们都供给相同的64kbps速率。虽然eSCO信道不能活跃处理或防止搅扰,但重发机制可使音频质量所受的的搅扰影响削减。

专有技能

除上述机制外,各公司还经过专有技能强化传输质量。以CSR为例,该公司还为嵌入式运用开宣布一款802.11b/g硬件计划(UniFi)。根据在嵌入式无线技能领域的经历,CSR凭借优先级和信道信令开宣布优化办法。现在CSR已完成了这些附加特性,由于既使采纳了现在的维护技能,仍会有共存问题。例如,或人使用与无线VoIP电话配套的蓝牙耳机进行语音通讯。同步蓝牙SCO衔接信号仍会被Wi-Fi强制发送的包承受承认信号所打断,其成果是使得蓝牙链路语音质量恶化。

凭借构建在UniFi设备内的TDM和CSR公司的专有办法,同步蓝牙HV3包不会发生搅扰。现在功用先进的手机具有丰厚的多媒体特性,而各种多媒体事务服务质量的好坏会对用户体会发生巨大影响。选用同一家公司的蓝牙和Wi-Fi芯片将简化并加速整合技能进程,并削减供货商的数量。

本文小结

虽然存在着互扰和功耗问题,蓝牙和Wi-Fi技能自推出以来仍是取得了很大开展。凭借新的芯片架构、低功耗形式和软件办法,规划工程师在使蓝牙和Wi-Fi芯片更节能、更可靠等方面取得了长足进展,他们一向尽力探求以供给最好的抗搅扰及低功耗计划。

选用杂乱的办法和技能可将这两种技能集成进体积很小的设备中。比如ATH、TDM、功率操控和CQDDR等共存体系现已使蓝牙衔接更为可靠,不过无线规划并非仅限于选用AFH和TDM等技能。经过将高度集成的计划与专有技能相结合,可减小在同一台设备中集成蓝牙与Wi-Fi这两种技能所遇到的规划妨碍。

关于规划人员而言,最正确的做法或许便是选用蓝牙+ Wi-Fi组合计划。比如CSR的计划强化了将蓝牙与Wi-Fi等盛行规范互补的用户体会,但现在面对的真实应战在于怎么完成将蓝牙和Wi-Fi整合进同一芯片内。

作者:Simon Finch

Wi-Fi战略事务部副总裁

CSR公司

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