蓝牙所采用的自适应调频技术
蓝牙工作于2.4~2.48GHz ISM频段,由于该频段频谱异常拥挤(11b/g,微波炉,无绳电话等),并且BlueTooth采用低功耗(-6~+4dBm)。因此为了避免频率的相互冲突,蓝牙采用了AFH(AdaptiveFrequency Hopping),LBT(Listen Before Talk),功率控制等抗干扰措施。
AFH的实现过程为设备识别、信道分类、分类信息交换、自适应跳频。
1,设备识别:蓝牙设备之间进行互联之前,首先根据链路管理协议(LMP:Link ManagerProtocol)交换双方之间的信息,确定双方是否均支持AFH模式,LMP信息中包含了双方应使用的最小信道数。此步骤由主机进行询问,从机回答。
2,信道分类:首先按照PLRs(Packet LossRatios)的门限制、有效载荷的CRC,HEC,FEC误差参数对每一个信道进行评估。从设备测量CRC时,也会自动检测此包的CRC,已决定此包的正误。然后主从设备分别按照LMP的格式形成一份分类表,之后主从设备的跳频会根据此分类表进行。
3,信道信息交换:主从设备会通过LMP命令通知网络中的所有成员,交换AFH的信息,信道被分为好信道,坏信道,未用信道。主从设备之间联系以确定那些信道可用,那些不可用。
4,执行AFH:先进性调频编辑,以选择合适的调频频率。由于环境中会存在突发干扰,所以调频的分类表需要进行周期性跟新,并且及时进行相互交流。
AFH的结构:蓝牙结构中在频率同步器和调频序列发生器中加入一个分组映射器(即自适应频率选择器)。分组映射器结构如图所示。
他从所需分组中选择一个信道,通过PN映射设备,从原始跳频序列中选择信道映射到分组序列中。每个信道表按升序列举分组信道的内容。在分组映射后,平均移位信号使信道的利用得到均衡。这些移位信号是一系列的计数器,每一个计数器表示一个分组,第j个分组在{0,1,2,…,Nj-1}范围内周期计数,Nj是第j个分组中的信道数。被选择分组的计数器对下一个值进行计数,并把他作为移位信号的值输出。
蓝牙中,信道被动态地分成2类信道:好信道NG和坏信道NB=79-NG,定义Nmin为蓝牙设备通信所需的最少频率数。根据Nmin,NG和NB的关系,可以分为H,L两种模式:3.1 L模式
适用于Nmin小于NG的情形,此时跳频频点全部在好的信道中选择,如图5所示。当跳频发生器产生的是好信道,则不重新映射。当跳频序列中信道不好时,则重新从好信道库中选择一个好的信道。L模式主要工作在FCC规定的低功率状态。3.2 H模式
适用于Nmin大于NG的情形,此时如果频率选择器输出为坏信道,重新选择代替坏信道的频点中,有可能在曾经被判断为坏信道的序列中选择跳频序列。H模式在有坏跳的情况下,最大限度地支持通信要求。可以同时支持SCO(面向同步的连接)和ACL(异步连接)连接模式
在器频率选择其中,如果输出的是好信道就直接使用,如果是坏信道,则在好的信道中重新选择频率。
注:
LMP:是在蓝牙协议栈中的一个数据链路层协议。LMP执行链路设置、认证、链路配置和其它协议。它发现其它远程链路管理器(LM)和与它们通过链路管理协议(LMP)进行通信。为了执行它们的服务提供商角色,LM使用潜在的链路控制器 r(LC)服务。
蓝牙规范采用新技术衍生出又一个要求,它们必须和业已通过的规范是后向兼容的。这就是说,如果最新的1.2版蓝牙规范包含了AFH,它绝不能破坏与其它蓝牙设备和可发现性和连接性,包括那些按照早期规范构建的设备。此外,BLM(基带链路管理)、HCI(主控制器接口)和GAP(通用接入协议)也需作相应的变更,以保持后向兼用性。这些变更在规范中应以变更要求详细地加以说明。规范变更要求几经讨论,最后获得通过形成原型。在原型期间,不能出卖任何产品。当然可对按规范制造原型进行广泛的测试,以保证互操作性。AFH已有十几种实施方案,全都能正常地工作。