蓝牙跳频算法分析

  

1。概述

  

1.1。为什么需要跳频

  

WLAN和基于IEEE 802.11规范的无线设备与蓝牙一样,在无需许可的2.4 GHz ISM(工业,科学和医疗)无线电频段中运行。为了改善在该环境中的相同规范设备的通讯性能,团体引入了自适应跳频的技术AFH(提前跳频数),以减少这种干扰的影响。该跳频技术可以通过各种方法实现,每种方法都有其固有的优点和缺点。
蓝牙跳频算法分析“> <br/>在AFH解决方案出现之前开发的蓝牙产品采用另一种形式的跳频,其跳频在设计上是随机的。这些第一代蓝牙设备使用2.4 GHz频段中的83.5个可用频道中79个的,以随机方式跳过这些频道,速率为每1600秒次。一旦将另一个无线设备引入环境中,这种类型的跳跃就会导致偶尔的冲突。没有AFH蓝牙缺乏避免这些冲突的能力,从而适应其环境。结果如下图所示,显示了蓝牙(BT)和无线局域网(WLAN)都在运行的环境。<br/> <img src=

  

2。经典的跳频

  

经典蓝牙跳频框架如下所示:有一个通道映射,即为跳频表,一个跳频阶跃,根据跳频表和跳频阶跃和当前通讯频点,即可计算出主从机下一次数据通讯的频点。
蓝牙跳频算法分析“> <br/>蓝牙跳频表算法各家的算法略有不同,但都需要解决两个问题</p>
  <h3> 1。信道评估:</h3>
  <p>团体规范没有规定如何识别不良信道,目前有两种主要的方法用于执行具有自适应跳频的信道评估:RSSI(接收信号强度指示)和每(分组错误率)。<br/> RSSI和每个都是众所周知的用于确定哪些信道可能已被占用的技术。然而,当涉及监听当前信道状态时,这两种方法不同。每用于反复测试和重新评估不良信道的方法不如RSSI准确,并且可能导致临时挫折。然而,在使用RSSI时还存在许多其他问题,例如RSSI消耗的功率大于每。当缺少可用的时隙时,RSSI还可以要求从其他功能获取带宽。</p>
  <h3> 2。同一信道数据通讯:</h3>
  <p>蓝AFH牙规定,主设备和从设备都通过同一频道进行通信。这样做是为了避免主设备在“好”信道上发送而从设备响应“坏”信道(反之亦然)的情况,因为这将导致多次重传(其他协议AFH的数据收发是在不同信道,会产生发数据正常,接收信道干扰导致无法响应主产生的多次重传)。由于主设备和从设备在相同频率上发送接收数据,因此信道跳频率降低50%至每800秒次。虽然这可以使蓝牙设备对来自其他蓝牙设备的干扰更敏感,但迄今为止所带来的好处超过了这个小缺点。</p>
  <h2> 3. afh </h2>
  <h3> 3.1。AFH的原理</h3>
  <p> AFH技术是对原始蓝牙跳频序列的一种改进,它允许蓝牙设备缩减跳频点的数量,其基本原理是将信道分成未知,坏或好三类,从而避免使用坏的信道,减少受干扰的程度。当蓝牙微微网进入AFH状态后,其跳频序列可使用的跳频点N的数量是动态变化的,但规定必须有一个最小值Nmin,即Nmin≤N≤79。蓝牙协议中将Nmin定义为20。AFH只用于连接状态,而不会改变寻呼,查询等状态时的跳频序列。自适应跳频选择机制的实现是基于原79跳系统的频率选择核心,在其基础上增加了AFH_mode和AFH _channel _map两个参数(图2.12)。AFH_mode指出当前选频核心是否可以使用自适应跳频序列;AFH_channel_map中指明哪些信道是可用的,哪些信道是不可用的。首先,原选频核心生成一个信道,如果这个信道是AFH_channel _map中定义的可用信道,则不作任何调整,直接作为跳频序列的输出;如果此信道包含在不可用信道中,则通过重定位函数将其映射成一个可用的信道。这种映射关系是一一对应的,就是说,如果给定了蓝牙地址,时钟以及AFH_channel_map,一个不可用的射频信道将被唯一地转换为一可用信道,这样保证了在同一微微网中使用AFH机制的主从设备能够保持跳频序列的同步。<br/> <img src=蓝牙跳频算法分析