關(guān)注細節以確保Bluetooth+WiFi的服務(wù)質(zhì)量

藍牙和802.11b/g WiFi都是重要的無(wú)線(xiàn)技術(shù)，常被應用于筆記本電腦、PDA、個(gè)人多媒體播放器（PMP）以及手機等設備中。某些無(wú)線(xiàn)VoIP電話(huà)和多標準手機等設備甚至同時(shí)具備藍牙和WiFi功能，因此對芯片設計有極高的要求。所以，僅通過(guò)有限的使用模塊或保持無(wú)線(xiàn)接收器之間的距離，已無(wú)法實(shí)現這兩種技術(shù)的共存。在開(kāi)發(fā)過(guò)程中如果考慮不夠周全，將藍牙和WiFi技術(shù)同時(shí)嵌入一臺設備中，將產(chǎn)生干擾問(wèn)題，對用戶(hù)體驗造成影響。

藍牙和WiFi運行于未經(jīng)批準的 2.4GHz工業(yè)、科學(xué)和醫學(xué)（ISM）頻帶，以數據包的形式傳輸數據。盡管藍牙和WiFi采用不同的頻譜，如果WiFi接收器在接收WiFi信號時(shí)檢測到藍牙信號，則仍然會(huì )產(chǎn)生干擾。藍牙接收器也會(huì )遇到同樣的情況。除了與其他無(wú)線(xiàn)標準共存產(chǎn)生的挑戰之外，藍牙通信鏈路還可能被微波爐等其他家用電器設備干擾。

盡管受到環(huán)境射頻的干擾，藍牙和WiFi仍然受到越來(lái)越多消費者的歡迎，特別是在過(guò)去6年中，藍牙產(chǎn)品和WLAN網(wǎng)絡(luò )進(jìn)入了更多的家庭。因為這兩種技術(shù)非常類(lèi)似，所以共存是一個(gè)首先需要考慮的問(wèn)題。實(shí)際上，已經(jīng)有許多方法以解決相互間的干擾問(wèn)題。

為了減低某個(gè)ISM頻帶區域內傳輸的功率總量，藍牙和Wi-Fi不得不采用各種數據傳輸擴頻技術(shù)。藍牙采用跳頻擴頻技術(shù)（FHSS），在相對較窄的1MHz帶寬范圍內傳輸數據包。這樣，在該帶寬提供的79個(gè)信道范圍內，窄帶信號的頻率變?yōu)槊棵?600跳。通過(guò)圍繞頻譜頻繁跳動(dòng)，使信號功率擴充到整個(gè)頻帶。

當一般性干擾發(fā)生時(shí)，所傳輸數據包的接收可能中斷，因為藍牙和802.11b/g信號發(fā)生重疊，造成數據包錯誤。附近的天線(xiàn)可能對第二個(gè)系統的運行造成前端過(guò)載干擾。但是，這種干擾的強大要大，所以較一般性干擾來(lái)說(shuō)，這是一種不常見(jiàn)的干擾。

隨著(zhù)藍牙技術(shù)規范的發(fā)展，新的技術(shù)已被采納，使藍牙能夠與WiFi及其他潛在干擾源輕松共存。為此而采取的各種辦法詳述如下。

適應性跳頻技術(shù)（AFH）

適應性跳頻技術(shù)（AFH）由藍牙技術(shù)聯(lián)盟所開(kāi)發(fā)的藍牙技術(shù)規范v1.2版推出，它為藍牙應對一般性干擾提供了一種有效的途徑。AFH可以識別“壞”信道。在這些信道上，可能有其他無(wú)線(xiàn)設備干擾藍牙信號，或是藍牙信號干擾了其他設備。具備AFH功能的藍牙設備與藍牙微型網(wǎng)（Piconet）內的其他設備進(jìn)行通信，共享有關(guān)壞信道的詳細信息。這樣，這些設備就可以轉換到可用的“好”信道，遠離干擾區，因此不影響帶寬的使用。使用AFH技術(shù)時(shí)，壞信道的分類(lèi)必須準確，并且“一般性”干擾應是唯一的干擾形式。

以CSR公司的BlueCore藍牙芯片為例，其默認設置通常能在大約4s的時(shí)間內適應新的干擾源。

信道跳轉使v1.1設備獲得了AFH技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，但不得不犧牲藍牙帶寬以盡量減少對Wi-Fi信號的影響。然而，AFH功能打開(kāi)時(shí)用戶(hù)卻常常覺(jué)察不到，因為立體聲音頻流和單聲道音頻耳機等時(shí)間敏感型的媒體應用并沒(méi)有受到影響。

時(shí)分多路復用（TDM）

時(shí)分多路復用（TDM）是一種應對前端過(guò)載型干擾的手段，最初用于保護802.11b/g傳輸不受藍牙干擾。其工作原理是：當ISM頻帶內運行802.11b/g無(wú)線(xiàn)電時(shí)，除了那些高優(yōu)先級的藍牙傳輸除外，所有藍牙傳輸都要關(guān)閉。與信道跳轉一樣，這種方法犧牲了部分藍牙帶寬，所犧牲的帶寬與802.11b/g工作周期成比例。因此，如果802.11b/g閑置，則鏈路維護通訊可能造成帶寬下降2%～3%，用戶(hù)不可能察覺(jué)到這個(gè)細微的變化。

要增強TDM的效果，就需要具備有關(guān)802.11b/g無(wú)線(xiàn)電活動(dòng)的準確信息。為此，CSR公司定義了WLAN_Active硬件信號，以保證當無(wú)線(xiàn)電運行時(shí)，802.11b/g信號得到保護。但是，也有需要保護藍牙信號不因802.11b/g干擾而衰退的情況，因此CSR公司開(kāi)發(fā)出了BT_Priority，這是一種可選的信號，指出何時(shí)正在發(fā)送或接收重要的藍牙數據包。這種信號可用于保護采用HV3數據包傳輸的SCO音頻，這種格式在單聲道耳機的音頻流應用中最為常見(jiàn)。

根據信道質(zhì)量確定數據速率（CQDDR）

現時(shí)共有兩種分別利用高帶寬和中帶寬格式的數據包存在，即DH和DM。DH數據包可以傳輸更多的數據，但是如果部分數據包遭到破壞，整個(gè)數據包必須重新傳輸以恢復數據。DM數據包包含前向糾錯（FEC）碼，占有效負荷的1/3：每10bit的數據就增加5bit的前向糾錯碼，因此每15bit的數據/FEC數據塊中可以糾正2bit的錯誤。這種數據包格式可以降低最大的數據傳輸速率，但比不包含糾錯功能的DH數據包更可靠。它允許接收設備與傳輸設備進(jìn)行協(xié)調，根據環(huán)境干擾情況來(lái)確定采用何種數據包格式。例如，如果某個(gè)設備確定正在接收的數據存在諸多錯誤，它就會(huì )通知傳輸設備以DM數據包的方式傳輸數據。如果鏈路恢復暢通了，它就會(huì )允許傳輸設備回轉到DH數據包。

CQDDR只是藍牙鏈路的一個(gè)可選項，藍牙技術(shù)規范對此并沒(méi)有做出要求。因此，對于配置了BlueCore芯片的設備向沒(méi)有配置CQDDR功能的設備發(fā)送數據的情況，有專(zhuān)門(mén)的算法去評估鏈路的性能，并且按照確認收到的數據包（ACK）和確認未收到的數據包（NACK）之間的比率來(lái)修改數據包的類(lèi)型。但是，當一個(gè)沒(méi)有配置CQDDR功能的設備接受信息時(shí)，如果數據包受損，BlueCore則無(wú)法提供應對措施。

擴展型同步定向連接信道（eSCO）

擴展型同步定向連接信道（eSCO）是允許受損語(yǔ)音數據進(jìn)行再傳輸的檢錯語(yǔ)音信道。每一個(gè)數據包都有一個(gè)CRC（循環(huán)冗余校驗），這樣接收設備就可以檢查數據包是否正確接收。在接收過(guò)程中存在錯誤和丟失的數據包將得到否認，再傳輸窗口允許未經(jīng)確認的數據包進(jìn)行再傳輸。eSCO由v1.2版藍牙技術(shù)規范推出。

此前版本的藍牙技術(shù)規范采用的v1.1版SCO只能使用單槽數據包，而eSCO允許對同步語(yǔ)音或數據使用三槽數據包。這意味著(zhù)eSCO可以達到100kb/s以上的連接速率，而v1.1版SCO的連接速率為固定值64kb/s，這是因為在使用單槽數據包時(shí)鏈路容量丟失，而當無(wú)線(xiàn)電改變頻率時(shí)數據包之間會(huì )產(chǎn)生間隙。

在每個(gè)eSCO傳輸過(guò)程中，當主設備傳輸一個(gè)eSCO數據包時(shí)，從設備會(huì )按照SCO常規進(jìn)行響應（即使沒(méi)有接收到主設備的數據包，從設備也可以進(jìn)行響應）。因此eSCO與SCO的不同之處變得明顯：eSCO存在一個(gè)再傳輸窗口，在這個(gè)窗口中，可以對未經(jīng)確認的數據包進(jìn)行再傳輸，直至確認收到。eSCO傳輸的間隔是可以調整的，v1.1版SCO有三種數據包間隔可供選擇，傳輸速率都是64kb/s。擴展型SCO的數據包長(cháng)度和間隔在鏈路的兩個(gè)方向都是可以調整的，因此可以實(shí)現不對稱(chēng)傳輸。

盡管eSCO信道不主動(dòng)處理或避免干擾，但是受損數據包的再傳輸仍保證了音頻質(zhì)量受到其他無(wú)線(xiàn)電的影響比以前較小。

專(zhuān)利技術(shù)

除了上述標準之外，各公司還通過(guò)其專(zhuān)利技術(shù)做出了進(jìn)一步的改善。例如，CSR公司開(kāi)發(fā)了一種適用于嵌入式應用的802.11 b/g硬件解決方案（UniFi）。由于在嵌入式無(wú)線(xiàn)技術(shù)方面擁有豐富的經(jīng)驗，該公司能夠通過(guò)優(yōu)先級和信道信令開(kāi)發(fā)出更多的優(yōu)化方法。CSR公司已經(jīng)實(shí)施了這些額外的功能，因為即使采用了目前的保護技術(shù)，仍然存在共存問(wèn)題。例如，某人使用藍牙耳機配合無(wú)線(xiàn)VoIP電話(huà)用于語(yǔ)音通訊，同步藍牙SCO連接仍然會(huì )被數據包接收確認中斷，WiFi被強行傳輸，因而造成藍牙鏈路語(yǔ)音質(zhì)量差。

UniFi設備（符合UMA要求的17dBm無(wú)線(xiàn)電頻率輸出功率）采用TDM和CSR公司的專(zhuān)利方法后，同步藍牙HV3數據包不再產(chǎn)生干擾。CSR公司已經(jīng)推出了具有業(yè)界領(lǐng)先性能的硬件產(chǎn)品。

在這種情況以及其他情況下，采用了CSR公司BlueCore芯片和UniFi單芯片的用戶(hù)在可以預見(jiàn)的操作情形中保證能夠獲得無(wú)縫共存，因為CSR公司的其他方法滿(mǎn)足了這些技術(shù)共存的需要。隨著(zhù)越來(lái)越多技術(shù)先進(jìn)的電話(huà)擁有多媒體功能，預料這樣的服務(wù)質(zhì)量將對用戶(hù)體驗帶來(lái)重大的影響，這方面正在形成一個(gè)巨大的全球市場(chǎng)。

結論

各種共存系統，如適應性跳頻技術(shù)（AFH）、時(shí)分多路復用（TDM）、功率控制以及根據信道質(zhì)量確定數據速率（CQDDR），使得藍牙鏈路更加可靠。但是，無(wú)線(xiàn)設計沒(méi)有停留于僅采用AFH和TDM等技術(shù)。能否有效地實(shí)施最終取決于能夠獲得高度整合各種專(zhuān)利技術(shù)的解決方案，這些技術(shù)必須能夠克服將藍牙和WiFi兩種技術(shù)置入同一設備的各種障礙。設計者的最佳選擇就是整合一個(gè)雙方共同開(kāi)發(fā)的藍牙+WiFi組合解決方案。他們需要工程技術(shù)完備的共存解決方案，這些解決方案專(zhuān)門(mén)設計用于無(wú)線(xiàn)電設備之間的通信，目的是減少干擾。

作為802.11b/g WiFi等這類(lèi)流行技術(shù)的一種補充，CSR推出的解決方案極大地提高了藍牙為使用者帶來(lái)的用戶(hù)體驗，但是目前真正的難題是將藍牙和WiFi功能在同一個(gè)芯片上實(shí)現。