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如何利用先进技术保证蓝牙/Wi-Fi共存系统服务质量

上网日期: 2007年08月10日 ?? 作者: Simon Finch ?? 我来评论 字号:放大 | 缩小 分享到:sina weibo tencent weibo tencent weibo


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关键字:蓝牙? Wi-Fi? 无线?

目前蓝牙和Wi-Fi技术在笔记本电脑、PDA、个人多媒体播放器和手机等设备中已开始共存发展。

无线VoIP电话和多模手机等设备甚至需要支持蓝牙和Wi-Fi同时工作,这为芯片设计人员提出了更高要求。如果在开发过程中没有经过深思熟虑就将蓝牙和Wi-Fi嵌入到同一个设备中,其结果可能会导致产生干扰从而影响用户体验。

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存所带来的挑战外,微波炉等家电也可能中断蓝牙通信连接,这类家电在工作时会辐射出RF能量,但由于成本和工程方面的限制,这种干扰只能在一定程度内得到抑制。

尽管存在这种来自周围环境的RF干扰,但蓝牙和Wi-Fi技术还是得到消费者越来越广泛的认同,尤其是过去6年以来,蓝牙产品和无线LAN网络已出现在许多家庭中。这两种技术都工作在2.4GHz频率范围内,二者共存是优先考虑的因素,目前为防范干扰研发人员已开发出若干详尽措施。

为限制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采用扩展频谱技术。蓝牙采用跳频扩频(FHSS)技术在相对较窄的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。通过在该频谱内跳频,信号功率被分布在整个频段。发生常规干扰时,蓝牙和Wi-Fi信号交叠可能导致接收数据包的过程中断,从而导致包错误。距离很近的天线可在第二个系统工作时导致前端交叠干扰。

随着蓝牙规范的发展,已增加了可使蓝牙与Wi-Fi及其它潜在干扰源易于共处的若干新技术。下文将介绍已经付诸实施的几种技术。

自适应跳频技术

在由Bluetooth SIG 开发的v1.2蓝牙规范中引入了自适应跳频(AFH)技术,为蓝牙射频提供了有效抵消常规干扰的途径。AFH可识别出“坏”信道,在这些信道处地方会出现其它设备干扰蓝牙信号或蓝牙信号干扰其它设备的情形。

支持AFH的蓝牙设备能在其微微网内与其它设备进行通信,共享可鉴别出的坏信道的详细信息。设备会切换到可用的“好”信道,从而远离干扰源,这样对所用的带宽就不会产生影响。为使AFH发挥作用,对坏信道的鉴别必须准确而且常规干扰必须是唯一的干扰形式。图1表明了AFH的工作原理。

图1:采用AFH技术可提高蓝牙与802.11的共存性。
图1:采用AFH技术可提高蓝牙与802.11的共存性。

CSR公司BlueCore蓝牙芯片的初始设置允许在4秒左右的时间内对来自新干扰源的干扰采取自适应措施。信道跳转(Channel skipping)为符合蓝牙v1.1规范的设备提供了AFH功能,只要开启AFH功能,在连接用户时,立体声音频流和单声道耳机等对时间性要求很严格的媒体应用基本上不受影响。

时分复用技术

时分复用(TDM)技术是用于解决AFH无能为力的前端交叠干扰的一种方法。该方法最初是为保护802.11b/g Wi-Fi传输免受蓝牙干扰而引入的,当Wi-Fi在ISM频段工作时,它将关断除高优先级蓝牙外的所有蓝牙传输。

该方法类似信道跳转,会牺牲部分蓝牙带宽,但损失的带宽部分与802.11b/g的占空比成比例。因此,若802.11b/g处于空闲状态,链路保持传输的带宽损失只有2%~3%,用户觉察不到。

图2:采用时分复用(TDM)技术。
图2:采用时分复用(TDM)技术。

为提升TDM效率,必须有与802.11b/g射频活动有关的准确信息。无线技术公司CSR采用一个WLAN_Active硬件信号以确保当802.11b/g信号工作时能得到保护。

不过有时也要保护蓝牙信号免受802.11b/g的干扰,为此,CSR公司开发出一种可选信号BT_Priority,当在收发一个重要蓝牙数据包时,该信号将给出指示。该信号可保护使用HV3包的SCO音频,它是单声道耳机使用最广泛的流音频格式。


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