藍(lán)牙抗干擾技術(shù)

一、藍(lán)牙自適應(yīng)跳頻（AFH）技術(shù)

藍(lán)牙系統(tǒng)工作在2.4GHz的ISM（即工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)學(xué)）頻段，許多設(shè)備工作在該頻段，在這樣的頻段上工作，相互干擾必然相對嚴(yán)重，因此藍(lán)牙系統(tǒng)使用了跳頻技術(shù)來防止衰落和抑制干擾。在建立連接以前藍(lán)牙設(shè)備在固定的一個(gè)頻段內(nèi)選擇跳頻頻率，快速交換時(shí)間和地址握手信息，進(jìn)而迅速取得時(shí)間和頻率同步。連接建立后，雙方設(shè)備根據(jù)跳變序列改變信道頻率，使跳頻頻率呈現(xiàn)隨機(jī)性。

藍(lán)牙定義了32個(gè)頻點(diǎn)為一個(gè)頻段，劃分為79個(gè)子頻段，藍(lán)牙主設(shè)備時(shí)鐘CLK和主設(shè)備地址的最低28位決定了藍(lán)牙工作的頻段及跳頻序列，如圖2.10所示；藍(lán)牙系統(tǒng)定義了5種工作狀態(tài)下的跳頻序列：尋呼、尋呼響應(yīng)、查詢、查詢響應(yīng)和連接跳頻序列，不同狀態(tài)下有不同的策略產(chǎn)生跳頻序列。

圖2.11表明了藍(lán)牙系統(tǒng)的跳頻序列產(chǎn)生原理；輸入X由時(shí)鐘信息位決定，它決定了起跳頻點(diǎn)在某一頻段的32個(gè)頻率序列中的相痊--段內(nèi)頻率序列的偏移量，同時(shí)跳頻頻點(diǎn)改變的速度也由它決定；A到F決定跳頻序列的順序，在藍(lán)牙系統(tǒng)中，要獲得相應(yīng)狀態(tài)的跳頻序列，正是利用了不同狀態(tài)下改變A~F的取值；在查詢/尋呼掃描狀態(tài)下，A到F輸入序列只與地址有關(guān)，因此其跳頻序列是唯一確定的，在其他狀態(tài)下，A~F由時(shí)鐘和藍(lán)牙地址共同控制，其跳頻序列隨著時(shí)鐘的改變而作相應(yīng)的跳變；Y1、Y2則對收發(fā)跳頻序列的選擇進(jìn)行控制，Y1保證收發(fā)頻點(diǎn)不會(huì)重復(fù)，Y2使收發(fā)頻點(diǎn)在不同的頻段內(nèi)；PERM5是一個(gè)由C、D、Y1控制的蝶形運(yùn)算器，它起到擾亂的作用。

（1）尋呼/尋呼掃描狀態(tài)：藍(lán)牙設(shè)備通過尋呼來尋找其他的設(shè)備加入其微微網(wǎng)；尋呼設(shè)備每312.5μs選擇一個(gè)新的跳頻點(diǎn)來發(fā)起尋呼，在尋呼掃描時(shí)，被尋呼設(shè)備每1.28s選擇一個(gè)新的頻點(diǎn)來監(jiān)聽，尋呼和被尋呼設(shè)備使用被尋呼設(shè)備地址的低28位，產(chǎn)生的尋呼跳變序列是一個(gè)定義明確的周期序列，它的32個(gè)頻點(diǎn)均勻的分布在79個(gè)頻率信道上。

（2）查詢/查詢掃描狀態(tài)：藍(lán)牙設(shè)備通過查詢來尋找周圍的其他設(shè)備，查詢設(shè)備每隔312.5μs選擇一個(gè)新的頻率來發(fā)送查詢消息，被查詢設(shè)備每1.28s選擇一個(gè)新的頻率監(jiān)聽；查詢和被查詢設(shè)備使用通用查詢接入碼作為查詢地址。產(chǎn)生的32個(gè)查詢跳變序列均勻分布在79個(gè)頻率信道上。

（3）連接狀態(tài)：使用主設(shè)備地址的最低28位有效位，藍(lán)牙通信設(shè)備雙方每隔625μs改變一個(gè)頻率，產(chǎn)生的信道跳變序列周期非常長，而且79個(gè)跳變序列在任何的一小段時(shí)間內(nèi)都是接近均勻分布的，能夠滿足跳頻系統(tǒng)的要求。

在藍(lán)牙1.2協(xié)議中增加了自適應(yīng)跳頻的算法；當(dāng)藍(lán)牙通信過程中發(fā)現(xiàn)某個(gè)信道信號質(zhì)量差，即成為“壞”的信道時(shí)，可以在跳頻時(shí)丟棄這些壞信道，而選取其他信道質(zhì)量好的跳頻信道來代替，從而避開了某些頻點(diǎn)上的通信干擾，進(jìn)而增強(qiáng)其抗干擾能力。

二、藍(lán)牙基帶糾錯(cuò)機(jī)制

藍(lán)牙技術(shù)采用了前向糾錯(cuò)FEC和自動(dòng)重傳請求（Automatic Repeat-reQuest，ARQ）技術(shù)，采用的糾錯(cuò)機(jī)制比較簡單。其中前向糾錯(cuò)FEC是發(fā)送端將數(shù)據(jù)信息按照一定的規(guī)則編碼后，組成具有糾錯(cuò)能力的編碼；接收端收到編碼后的數(shù)據(jù)，按預(yù)先規(guī)定的規(guī)則進(jìn)行相應(yīng)的解碼，來確定接收的數(shù)據(jù)信息中是否有錯(cuò)誤，若有錯(cuò)誤，確定其位置并進(jìn)行糾正，該編碼方式比較適用于實(shí)時(shí)傳輸系統(tǒng)，但是該技術(shù)的缺點(diǎn)是糾錯(cuò)能力有限。

自主重傳請求又稱為判決反饋，它使用確認(rèn)和超時(shí)，在不可靠服務(wù)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)可靠的信息傳輸；在發(fā)送端，對數(shù)據(jù)進(jìn)行分組編碼，加入一定的冗余碼，使之具有一定的檢錯(cuò)能力；接收端在接收到編碼信息后，對其進(jìn)行解碼并且進(jìn)行判決，檢測是否存在一定的誤碼，然后通過反饋信道將判決結(jié)果發(fā)送回發(fā)送端；發(fā)送端依據(jù)反饋的判決結(jié)果，決定是否對數(shù)據(jù)進(jìn)行重傳；但是重傳也不是無限度，多次重傳后，超過系統(tǒng)規(guī)定的時(shí)間后，系統(tǒng)將不再進(jìn)行重傳。

藍(lán)牙基帶中具體的糾錯(cuò)方式包括：1/3比例FEC、2/3比例FEC和ARQ。其中，1/3比例FEC對每位信息重復(fù)3次進(jìn)行編碼，編碼方法較為簡單，編碼序列長度是原序列長度的3倍。2/3比例FEC編碼采用一個(gè)生成多項(xiàng)式把10位數(shù)據(jù)編碼為15位，是一個(gè)（15，10）截短漢明碼，數(shù)據(jù)接收方進(jìn)行相應(yīng)的逆向運(yùn)算，根據(jù)算法提供的檢錯(cuò)與糾錯(cuò)機(jī)制恢復(fù)出原始數(shù)據(jù)。在ARQ方式下，數(shù)據(jù)包一直被重傳，直到最終接收到確認(rèn)或重傳超時(shí)。

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