IEEE 802.11b與 藍牙共存的一種解決方案
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作者Email: hongtao_cao@yahoo.com.cn, hongtao_cao@163.com
摘要：本文首先介紹了在通信技術迅猛發(fā)展的當今時代，將802.11b和藍牙集成在同一系統(tǒng)上會更加方便人們的日常工作，然后分析了802.11b和藍牙共存的技術難點，提出了一種實際應用中解決方案。并通過分析得到了這個方案優(yōu)勢，對實際的工程應用具有一定指導意義。
1 緒論
隨著信息技術的迅猛發(fā)展，我們日常生活的空間早已經被各式各樣的無線通信設備所覆蓋。一類是應用在英特網延伸出來的無線局域網WLAN上的802.11b；一類是應用在移動電話、便攜式電腦、個人數碼助理和其他一些新型的移動設備所構成的無線個人局域網WPAN上的藍牙技術。為了讓WLAN與WPAN更好的融合，更大發(fā)揮的無線技術力量。比如：在一部擁有藍牙和802.11b兩種通信技術的設備上，你在使用藍牙技術與其他人交談的同時，又可以通過802.11b提供的網絡功能獲取網上的E-mail。
下面是幾種無線局域技術標準的對比：
| 802.11b | 802.11bb | Bluetooth |
頻率 | 2.4GHz | 2.4GHz | 2.4GHz |
帶寬 | 1-2Mbps | 1、2、5.5、11Mbps | 1Mbps |
距離 | 100m | 10-100m | 100m |
業(yè)務 | 數據 | 數據 圖像 | 語音 數據 |
表1 IEEE 802.11b與藍牙的對比
從上圖中我們不難看出，現(xiàn)在流行的無線局域技術標準802.11b和藍牙Bluetooth都工作在ISM頻段2.4GHz，因此要將兩種技術嵌入同一系統(tǒng)時不需要各自單獨的射頻RF部分；另外，由于現(xiàn)代的集成電路工業(yè)的高速發(fā)展，802.11b和藍牙Bluetooth的芯片都具有尺寸小、功耗低、便于系統(tǒng)集成等優(yōu)點。同時，也正是因為藍牙和802.11b都工作在2.4GHz頻段上，所以如果沒有恰當的措施，它們之間的干擾就難以避免。
兩種通信技術的系統(tǒng)集成已經漸漸成為了人們所關注的焦點。我們也就在此過程中遇到的藍牙與802.11b共存問題作進一步的探討。
⒉ 共存的實現(xiàn)
我們通常會在功能實現(xiàn)的時候發(fā)現(xiàn)：由于無線媒質自身的限制，如果沒有一種有效的干擾去除方法，這兩種無線通信技術就很難同時集成在一個系統(tǒng)上的。這種情況下就要求在IEEE802.11b與藍牙共存的解決方案中必須具備排除干擾的能力。我們可以通過下面介紹的關鍵性技術來達到這樣的目的――把IEEE 802.11b處理器與藍牙芯片集成在一起。
2.1 共存接口總線
總線的概念對我們并不陌生，在很多應用中也都使用過。我們可以使用這個技術在802.11b處理器與Bluetooth 芯片之間構架一座橋梁――共存接口總線，之所以加上接口兒子是因為它還起到與系統(tǒng)外部連接的作用。下面就是這個共存方案的結構：
很明顯，共存接口總線的功能主要在于協(xié)調802.11b處理器和藍牙芯片的工作狀態(tài)。在發(fā)送信號時首先確定接收到主機過來的信息是屬于802.11b的數據還是藍牙的數據，然后進行相應數據發(fā)送及協(xié)調處理。這主要是為了保證系統(tǒng)的射頻單元不會在同一時刻收到來自兩部分模塊的發(fā)送信號，從而可以有效的保證發(fā)送時的干擾去除。
我們這里分別介紹802.11b模塊和藍牙模塊的結構示意。
帶寬分配時的多路技術
多路技術通信，可以分為時分多路和頻分多路。時分多路是指各路信號在同一信道上占用不同時隙進行通信。因為藍牙和802.11b集成在同一系統(tǒng)，所以可以通過系統(tǒng)內部的調整單元采用統(tǒng)計方法來解決頻段沖突和時隙的保留，用簡單的內部命令就可以協(xié)調保留它們各自的傳輸和接收時隙。當802.11b與藍牙在試圖進行有頻率資源沖突的連接時，可以通過軟件方式在系統(tǒng)內部制定一些競爭的簡單規(guī)則。
2.3 智能跳頻
我們知道藍牙采用的是跳頻傳輸，它在同一時刻僅占用1M帶寬，并以1600Hz的速度改變中心頻率，1M帶寬外的信號衰減大于20dB。而802.11b采用的是DSSS傳輸，一般中心頻率間隔為5MHz，但由于其信號的20dB衰減有16MHz寬，所以在同一位置的802.11b設備為了避免干擾通常使用1、6和11號信道運行。因此，如果主動設計藍牙的跳頻順序來避開頻段內已知被802.11占用的頻段，就可以很大程度上的改善藍牙和802.11b的性能。
2.4 傳輸功率控制
在使用ISM頻段等共享資源時，不是用超出實際需要的資源是非常重要的。如果在頻帶中的傳輸功率過大，那么就會對其他的頻段造成干擾，整體系統(tǒng)的容量就會下降。我們把藍牙與802.11集成在一起，加強它們各自的動態(tài)功率控制非常重要。同時，由于傳輸時的功率受限，區(qū)域內給設備的共存情況也會得到較大的改善。
3．技術的發(fā)展
我們可以想象，一位擁有同時具備藍牙和802.11技術的筆記本電腦的擁護，他不僅可以在802.11的環(huán)境下與高速的本地網關或接入點通信，同時還可以通過藍牙技術與手機、PDA或其他的設備通信。正是由于藍牙與IEEE 802.11共存的重要性，藍牙SIG與IEEE802.11工作組都在積極地尋求更好的共存改善方法。
4. 總結
可以看出，這里提到的方案并不同于某些IEEE 802.11b與藍牙共存的解決方案：它并沒有分配固定的帶寬給802.11b或是藍牙的，而是利用它們空閑的時間來完成充分利用帶寬這一功能；這是因為這個方法是從MAC層入手來解決問題的。這就意味著，兩種通信模式可以完全利用2.4GHz的ISM帶寬，不過前提分時復用。通過上面的兩個重要手段，可以有效地避免IEEE 802.11b與Bluetooth之間的干擾、數據包的沖突，而且這種方案還保證了較高的信息吞吐速率。
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