關(guān)注細(xì)節(jié)以確保Bluetooth+WiFi的服務(wù)質(zhì)量

藍(lán)牙和802.11b/g WiFi都是重要的無線技術(shù)，常被應(yīng)用于筆記本電腦、PDA、個人多媒體播放器（PMP）以及手機(jī)等設(shè)備中。某些無線VoIP電話和多標(biāo)準(zhǔn)手機(jī)等設(shè)備甚至同時具備藍(lán)牙和WiFi功能，因此對芯片設(shè)計有極高的要求。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(shù)的共存。在開發(fā)過程中如果考慮不夠周全，將藍(lán)牙和WiFi技術(shù)同時嵌入一臺設(shè)備中，將產(chǎn)生干擾問題，對用戶體驗造成影響。

藍(lán)牙和WiFi運(yùn)行于未經(jīng)批準(zhǔn)的 2.4GHz工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)學(xué)（ISM）頻帶，以數(shù)據(jù)包的形式傳輸數(shù)據(jù)。盡管藍(lán)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(lán)牙信號，則仍然會產(chǎn)生干擾。藍(lán)牙接收器也會遇到同樣的情況。除了與其他無線標(biāo)準(zhǔn)共存產(chǎn)生的挑戰(zhàn)之外，藍(lán)牙通信鏈路還可能被微波爐等其他家用電器設(shè)備干擾。

盡管受到環(huán)境射頻的干擾，藍(lán)牙和WiFi仍然受到越來越多消費(fèi)者的歡迎，特別是在過去6年中，藍(lán)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)非常類似，所以共存是一個首先需要考慮的問題。實際上，已經(jīng)有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(lán)牙和Wi-Fi不得不采用各種數(shù)據(jù)傳輸擴(kuò)頻技術(shù)。藍(lán)牙采用跳頻擴(kuò)頻技術(shù)（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(kuò)充到整個頻帶。

當(dāng)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(lán)牙和802.11b/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(yùn)行造成前端過載干擾。但是，這種干擾的強(qiáng)大要大，所以較一般性干擾來說，這是一種不常見的干擾。

隨著藍(lán)牙技術(shù)規(guī)范的發(fā)展，新的技術(shù)已被采納，使藍(lán)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(yīng)性跳頻技術(shù)（AFH）

適應(yīng)性跳頻技術(shù)（AFH）由藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟所開發(fā)的藍(lán)牙技術(shù)規(guī)范v1.2版推出，它為藍(lán)牙應(yīng)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，可能有其他無線設(shè)備干擾藍(lán)牙信號，或是藍(lán)牙信號干擾了其他設(shè)備。具備AFH功能的藍(lán)牙設(shè)備與藍(lán)牙微型網(wǎng)（Piconet）內(nèi)的其他設(shè)備進(jìn)行通信，共享有關(guān)壞信道的詳細(xì)信息。這樣，這些設(shè)備就可以轉(zhuǎn)換到可用的“好”信道，遠(yuǎn)離干擾區(qū)，因此不影響帶寬的使用。使用AFH技術(shù)時，壞信道的分類必須準(zhǔn)確，并且“一般性”干擾應(yīng)是唯一的干擾形式。

以CSR公司的BlueCore藍(lán)牙芯片為例，其默認(rèn)設(shè)置通常能在大約4s的時間內(nèi)適應(yīng)新的干擾源。

信道跳轉(zhuǎn)使v1.1設(shè)備獲得了AFH技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，但不得不犧牲藍(lán)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(jī)等時間敏感型的媒體應(yīng)用并沒有受到影響。

時分多路復(fù)用（TDM）

時分多路復(fù)用（TDM）是一種應(yīng)對前端過載型干擾的手段，最初用于保護(hù)802.11b/g傳輸不受藍(lán)牙干擾。其工作原理是：當(dāng)ISM頻帶內(nèi)運(yùn)行802.11b/g無線電時，除了那些高優(yōu)先級的藍(lán)牙傳輸除外，所有藍(lán)牙傳輸都要關(guān)閉。與信道跳轉(zhuǎn)一樣，這種方法犧牲了部分藍(lán)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(hù)通訊可能造成帶寬下降2%～3%，用戶不可能察覺到這個細(xì)微的變化。

要增強(qiáng)TDM的效果，就需要具備有關(guān)802.11b/g無線電活動的準(zhǔn)確信息。為此，CSR公司定義了WLAN_Active硬件信號，以保證當(dāng)無線電運(yùn)行時，802.11b/g信號得到保護(hù)。但是，也有需要保護(hù)藍(lán)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(lán)牙數(shù)據(jù)包。這種信號可用于保護(hù)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(jī)的音頻流應(yīng)用中最為常見。

根據(jù)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?jǐn)?shù)據(jù)包遭到破壞，整個數(shù)據(jù)包必須重新傳輸以恢復(fù)數(shù)據(jù)。DM數(shù)據(jù)包包含前向糾錯（FEC）碼，占有效負(fù)荷的1/3：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(shè)備與傳輸設(shè)備進(jìn)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(shè)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(shè)備以DM數(shù)據(jù)包的方式傳輸數(shù)據(jù)。如果鏈路恢復(fù)暢通了，它就會允許傳輸設(shè)備回轉(zhuǎn)到DH數(shù)據(jù)包。

CQDDR只是藍(lán)牙鏈路的一個可選項，藍(lán)牙技術(shù)規(guī)范對此并沒有做出要求。因此，對于配置了BlueCore芯片的設(shè)備向沒有配置CQDDR功能的設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)的情況，有專門的算法去評估鏈路的性能，并且按照確認(rèn)收到的數(shù)據(jù)包（ACK）和確認(rèn)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(dāng)一個沒有配置CQDDR功能的設(shè)備接受信息時，如果數(shù)據(jù)包受損，BlueCore則無法提供應(yīng)對措施。

擴(kuò)展型同步定向連接信道（eSCO）

擴(kuò)展型同步定向連接信道（eSCO）是允許受損語音數(shù)據(jù)進(jìn)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(shè)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(rèn)，再傳輸窗口允許未經(jīng)確認(rèn)的數(shù)據(jù)包進(jìn)行再傳輸。eSCO由v1.2版藍(lán)牙技術(shù)規(guī)范推出。

此前版本的藍(lán)牙技術(shù)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(dá)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(shù)據(jù)包時鏈路容量丟失，而當(dāng)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(dāng)主設(shè)備傳輸一個eSCO數(shù)據(jù)包時，從設(shè)備會按照SCO常規(guī)進(jìn)行響應(yīng)（即使沒有接收到主設(shè)備的數(shù)據(jù)包，從設(shè)備也可以進(jìn)行響應(yīng)）。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(rèn)的數(shù)據(jù)包進(jìn)行再傳輸，直至確認(rèn)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(kuò)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音頻質(zhì)量受到其他無線電的影響比以前較小。

專利技術(shù)

除了上述標(biāo)準(zhǔn)之外，各公司還通過其專利技術(shù)做出了進(jìn)一步的改善。例如，CSR公司開發(fā)了一種適用于嵌入式應(yīng)用的802.11 b/g硬件解決方案（UniFi）。由于在嵌入式無線技術(shù)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(hù)技術(shù)，仍然存在共存問題。例如，某人使用藍(lán)牙耳機(jī)配合無線VoIP電話用于語音通訊，同步藍(lán)牙SCO連接仍然會被數(shù)據(jù)包接收確認(rèn)中斷，WiFi被強(qiáng)行傳輸，因而造成藍(lán)牙鏈路語音質(zhì)量差。

UniFi設(shè)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(lán)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(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單芯片的用戶在可以預(yù)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(shù)共存的需要。隨著越來越多技術(shù)先進(jìn)的電話擁有多媒體功能，預(yù)料這樣的服務(wù)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。

結(jié)論

各種共存系統(tǒng)，如適應(yīng)性跳頻技術(shù)（AFH）、時分多路復(fù)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(lán)牙鏈路更加可靠。但是，無線設(shè)計沒有停留于僅采用AFH和TDM等技術(shù)。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(shù)的解決方案，這些技術(shù)必須能夠克服將藍(lán)牙和WiFi兩種技術(shù)置入同一設(shè)備的各種障礙。設(shè)計者的最佳選擇就是整合一個雙方共同開發(fā)的藍(lán)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，這些解決方案專門設(shè)計用于無線電設(shè)備之間的通信，目的是減少干擾。

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