如何確保Bluetooth+WiFi的服務質(zhì)量

　　藍牙和802.11 b/g WiFi都是重要的無線技術，常被應用于筆記本電腦、PDA、個人多媒體播放器（PMP）以及手機等設備中。某些無線VoIP電話和多標準手機等設備甚至同時具備藍牙和WiFi功能，因此對芯片設計有了極高的要求。所以，僅通過有限的使用模塊或保持無線接收器之間的距離，已無法實現(xiàn)這兩種技術的共存。在開發(fā)過程中如果考慮不夠周全，將藍牙和WiFi技術同時嵌入一臺設備中，將產(chǎn)生干擾問題，對用戶體驗造成影響。

　　藍牙和WiFi運行于未經(jīng)批準的2.4GHz工業(yè)、科學和醫(yī)學（ISM）頻帶，以數(shù)據(jù)包的形式傳輸數(shù)據(jù)。盡管藍牙和WiFi采用不同的頻譜，如果WiFi 接收器在接收WiFi信號時檢測到藍牙信號，則仍然會產(chǎn)生干擾。藍牙接收器也會遇到同樣的情況。除了與其它無線標準共存產(chǎn)生的挑戰(zhàn)之外，藍牙通訊鏈路還可能被微波爐等其它家用電器設備干擾。這些設備在運行的同時輻射出射頻能量，而由于成本和工程技術方面的限制，這種輻射只能被控制在一定的水平。

　　盡管受到環(huán)境射頻的干擾，藍牙和WiFi仍然受到越來越多消費者的歡迎，特別是在過去六年中，藍牙產(chǎn)品和無線LAN網(wǎng)絡進入了更多的家庭。因為這兩種技術非常類似，所以共存是一個首先需要考慮的問題。實際上，已經(jīng)采用許多方法以解決相互間的干擾問題。

　　為了減低某個ISM頻帶區(qū)域內(nèi)傳輸?shù)墓β士偭?，藍牙和Wi-Fi不得不采用各種數(shù)據(jù)傳輸擴頻技術。藍牙采用跳頻擴頻技術（FHSS），在相對較窄的 1MHz帶寬范圍內(nèi)傳輸數(shù)據(jù)包。這樣，在該帶寬提供的79個信道范圍內(nèi)，窄帶信號的頻率變?yōu)槊棵?,600跳。通過圍繞頻譜頻繁跳動，使信號功率擴充到整個頻帶。

　　當一般性干擾發(fā)生時，所傳輸數(shù)據(jù)包的接收可能中斷，因為藍牙和802.11 b/g信號發(fā)生重疊，造成數(shù)據(jù)包錯誤。附近的天線可能對第二個系統(tǒng)的運行造成前端過載干擾。但是，這種干擾要求具備較強的干擾信號，所以較一般性干擾來說，這是一種不常見的干擾。

　　隨著藍牙技術規(guī)范的發(fā)展，新的技術已被采納，使藍牙能夠與WiFi及其它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（AFH)

　　適應性跳頻技術（AFH）由藍牙技術聯(lián)盟所開發(fā)的藍牙技術規(guī)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，可能有其它無線設備干擾藍牙信號，或是藍牙信號干擾了其它設備。具備AFH功能的藍牙設備與藍牙微型網(wǎng)（Piconet）內(nèi)的其它設備進行通訊，共享有關壞信道的詳細信息。這樣，這些設備就可以轉(zhuǎn)換到可用的“好”信道，遠離干擾區(qū)，因此不影響帶寬的使用。使用AFH技術時，壞信道的分類必須準確，并且“一般性”干擾應是唯一的干擾形式。CSR公司的BlueCore藍牙芯片的默認設置通常能在大約四秒鐘的時間內(nèi)適應新的干擾源。

　　信道跳轉(zhuǎn)使v1.1設備獲得了AFH技術的優(yōu)點，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功能打開時用戶卻常常覺察不到，因為立體聲音頻流和單聲道音頻耳機等時間敏感型的媒體應用并沒有受到影響。

　　時分多路復用（TDM）

　　時分多路復用（TDM）是一種應對前端過載型干擾的手段，AFH技術無法應對這種干擾。TDM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(nèi)運行802.11b/g無線電時，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閉。與信道跳轉(zhuǎn)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%，用戶不可能察覺到這個細微的變化。

　　要增強TDM的效果，就需要具備有關802.11b/g無線電活動的準確信息。為此，專門于無線技術領域的CSR公司定義了WLAN_Active硬件信號，以保證當無線電運行時，b/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公司開發(fā)出了 BT_Priority，這是一種可選的信號，指出何時正在發(fā)送或接收重要的藍牙數(shù)據(jù)包。這種信號可用于保護采用HV3數(shù)據(jù)包傳輸?shù)腟CO音頻，這種格式在單聲道耳機的音頻流應用中最為常見。

　　信道質(zhì)量確定數(shù)據(jù)速率（CQDDR）

　　現(xiàn)時共有兩種分別利用高帶寬和中帶寬格式的數(shù)據(jù)包存在，即DH和DM。DH數(shù)據(jù)包可以傳輸更多的數(shù)據(jù)，但是如果部分數(shù)據(jù)包遭到破壞，整個數(shù)據(jù)包必須重新傳輸以恢復數(shù)據(jù)。DM數(shù)據(jù)包包含前向糾錯（FEC）碼，占有效負荷的三分之一：每10bit的數(shù)據(jù)就增加5bit的前向糾錯碼，因此每15bit的數(shù)據(jù) /FEC數(shù)據(jù)塊中可以糾正2bit的錯誤。這種數(shù)據(jù)包格式可以降低最大的數(shù)據(jù)傳輸速率，但比不包含糾錯功能的DH數(shù)據(jù)包更可靠。它允許接收設備與傳輸設備進行協(xié)調(diào)，根據(jù)環(huán)境干擾情況來確定采用何種數(shù)據(jù)包格式。例如，如果某個設備確定正在接收的數(shù)據(jù)存在諸多錯誤，它就會通知傳輸設備以DM數(shù)據(jù)包的方式傳輸數(shù)據(jù)。如果鏈路恢復暢通了，它就會允許傳輸設備回轉(zhuǎn)到DH數(shù)據(jù)包。

　　CQDDR只是藍牙鏈路的一個可選項，藍牙技術規(guī)范對此并沒有作出要求。因此，對于配置了BlueCore芯片的設備向沒有配置CQDDR功能的設備發(fā)送數(shù)據(jù)的情況，CSR公司開發(fā)了一種算法去評估鏈路的性能，并且按照確認收到的數(shù)據(jù)包（ACK）和確認未收到的數(shù)據(jù)包（NACK）之間的比率來修改數(shù)據(jù)包的類型。但是，當一個沒有配置CQDDR功能的設備接受信息時，如果數(shù)據(jù)包受損，BlueCore則無法提供應對措施。

　　擴展型同步定向連接信道（eSCO）

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

　　此前版本的藍牙技術規(guī)范采用的v1.1版SCO只能使用單槽數(shù)據(jù)包，而eSCO允許對同步語音或數(shù)據(jù)使用三槽數(shù)據(jù)包。這意味著eSCO可以達到 100kbps以上的連接速率，而v1.1版SCO的連接速率為固定值64kbps，這是因為在使用單槽數(shù)據(jù)包時鏈路容量丟失，而當無線電改變頻率時數(shù)據(jù)包之間會產(chǎn)生間隙。

　　在每個eSCO傳輸過程中，當主設備傳輸一個eSCO數(shù)據(jù)包時，從設備會按照SCO常規(guī)進行響應（即使沒有接收到主設備的數(shù)據(jù)包，從設備也可以進行響應）。因此eSCO與SCO的不同之處變得明顯：eSCO存在一個再傳輸窗口，在這個窗口中，可以對未經(jīng)確認的數(shù)據(jù)包進行再傳輸，直至確認收到。eSCO 傳輸?shù)拈g隔是可以調(diào)整的，v1.1版SCO有三種數(shù)據(jù)包間隔可供選擇，傳輸速率都是64kb/s。擴展型SCO的數(shù)據(jù)包長度和間隔在鏈路的兩個方向都是可以調(diào)整的，因此可以實現(xiàn)不對稱傳輸。

　　盡管eSCO信道不主動處理或避免干擾，但是受損數(shù)據(jù)包的再傳輸仍保證了其音頻質(zhì)量受到其它無線電的影響比以前較小。

　　專利技術

　　除了上述標準之外，各公司還通過其專利技術做出了進一步的改善。例如，CSR公司開發(fā)了一種適用于嵌入式應用的802.11 b/g硬件解決方案（UniFi）。由于在嵌入式無線技術方面擁有豐富的經(jīng)驗，該公司能夠通過優(yōu)先級和信道信令開發(fā)出更多的優(yōu)化方法。CSR公司已經(jīng)實施了這些額外的功能，因為即使采用了目前的保護技術，仍然存在共存問題。例如，某人使用藍牙耳機配合無線VoIP電話用于語音通訊，同步藍牙SCO連接仍然會被數(shù)據(jù)包接收確認中斷，WiFi被強行傳輸，因而造成藍牙鏈路語音質(zhì)量差。

　　UniFi設備（符合UMA要求的17dBm無線電頻率輸出功率）采用TDM和CSR公司的專利方法后，同步藍牙HV3數(shù)據(jù)包不再產(chǎn)生干擾。CSR公司已經(jīng)推出了具有業(yè)界領先性能的硬件產(chǎn)品。

　　在這種情況以及其它情況下，采用了CSR公司BlueCore芯片和UniFi單芯片的用戶在可以預見的操作情形中保證能夠獲得無縫共存，因為CSR公司的其他方法滿足了這些技術共存的需要。隨著越來越多技術先進的電話擁有多媒體功能，預料這樣的服務質(zhì)量將對用戶體驗帶來重大的影響，這方面正在形成一個巨大的全球市場。利用同一家公司的藍牙和WiFi芯片可以簡化并加速整合，從而減少為應用支持所需聯(lián)系的供應商數(shù)量。

　　結論

　　自推出以來的幾年中，藍牙和WiFi技術在干擾和功耗問題上取得了長足的進步。在使藍牙和WiFi芯片更具功率效率和更可靠方面，設計工程師們?nèi)〉昧酥卮蟮倪M展，在芯片架構、低功耗模式和軟件實施方面研發(fā)出新的技術，能夠提供最好的干擾和功耗解決方案。先進的、詳細的科技方法和技術使藍牙和WiFi能夠同時嵌入最小尺
寸的芯片中。

　　各種共存系統(tǒng)，如適應性跳頻技術（AFH）、時分多路復用（TDM）、功率控制以及根據(jù)信道質(zhì)量確定數(shù)據(jù)速率（CQDDR），使得藍牙鏈路更加可靠。但是，無線設計沒有停留于僅采用AFH和TDM等技術。能否有效地實施最終取決于能夠獲得高度整合各種專利技術的解決方案，這些技術必須能夠克服將藍牙和 WiFi兩種技術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雙方共同開發(fā)的藍牙+WiFi組合解決方案。他們需要工程技術完備的共存解決方案，這些解決方案專門設計用于無線電設備之間的通訊，目的是減少干擾。

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