蓝牙技术自二十世纪九十年代末期面世以来,就开始面对众多的技术挑战,包括兼容性、功耗和信号干扰等方面的挑战。本文全面概述了蓝牙技术,以及如何利用BlueCore来应对功耗和信号干扰方面的挑战。
蓝牙是一种短程无线链路技术。作为一种缆线替代技术,蓝牙在消费电子设备之间传输语音和数据,如移动电话、PC和PDA设备等。由于蓝牙应用于电池驱动的小型设备,并且具有短程无线链路的特点,因此功耗一直是该技术关注的问题。
蓝牙技术
蓝牙运行的工业、科学和医学(ISM)频带范围为2.4~2.4835GHz。由于这个频带是开放的,因此有许多其它的无线链路标准也使用这个频带,如802.11Wi-Fi和DECT无绳电话。因为非常类似,这些设备之间可能造成相互的干扰,从而影响蓝牙链路的质量。
蓝牙链路的范围取决于无线设备的功率。一级设备的连接范围是100米,二级设备为10米,三级设备为1米以内。
蓝牙技术的标准数据传输速率高达每秒1Mbit/s,真正吞吐量为每秒723千比特。数据被蓝牙堆栈划分为数据包,并通过两个链路中的其中一个进行发送。此链路是通过SCO(SynchronousConnectionOrientedChannels)利用预留带宽进行实时传输(包括语音包)的;或通过ACL(Asynchronous Connectionless Channels)进行数据传输和再传输。一个蓝牙设备由硬件、固件和软件三部分组成。

图1显示的是一个典型的分层蓝牙规格协议栈。除了主机控制接口(HCI)、逻辑链路控制及适配协议(L2CAP)、RFCOMM和服务发现协议(SDP)之外,该蓝牙规格协议栈还具有无线电、基带和链路管理协议。
干扰:挑战设计
由于蓝牙使用的ISM射频是开放的,因此许多其它的无线标准也利用ISM频带,其中比较有影响力的标准包括802.11b/gWi-Fi。除了因为与其它无线标准共存而产生的挑战之外,蓝牙通讯链路还可能受到其它家用设备的影响,如微波炉。这些家用设备在运行的同时辐射出射频能量,由于成本和技术上的限制,不可避免地这些设备会散发出相当程度的幅射。
尽管受到环境射频的干扰,蓝牙在频率冲突方面的主要挑战还是来自于802.11b/gWi-Fi。这两种技术都在ISM频带范围内运行,以数据包的形式发送数据。在过去五年中,WiFi和蓝牙都广泛受到消费者的欢迎,越来越多的家庭开始使用蓝牙产品和无线LAN网络。因为这两种技术非常类似,所以共存是一个首先需要考虑的问题。实际上,许多机制已经被采用,以便解决相互间的干扰问题。
为了降低某个ISM频带区域内传输的功率总量,蓝牙和Wi-Fi不得不采用各种数据传输扩频技术。蓝牙采用跳频技术(FHSS),在相对较窄的1MHz带宽范围内传输数据包。这样,在该带宽提供的79个信道范围内,窄带信号的频率变为每秒1,600跳。通过围绕频谱频繁跳动,使信号功率充满了整个频带。
发生一般性干扰时,数据包的接收可能被中断,因为蓝牙和802.11b/g信号发生叠加,造成记录错误。附近的天线可能对第二个系统的运行造成前端过荷干扰。但是,这种干扰要求具备较强的干扰信号,所以较一般性干扰来说是一种不常见的干扰。