BLE 信道和自適應跳頻

信道

在物理層,因為調制參數放寬,所以BLE和經典藍牙的信道并不相同,而是只有40個信道,因為功率譜更寬,為了避免相鄰信道的干擾,采用2MHz的信道寬度。

在鏈路層,將40個信道分為廣播信道和數據信道,37個是數據信道,3個廣播信道。40個信道最低的中心頻率為2402MHz,最高的為2480MHz。第一個信道的頻率為2402,以后每一個信道加20MHz。

廣播信道分散在距離較遠的頻段上,過度的集中會導致如果該頻段受干擾嚴重可能廣播就無法進行的情況,分散的目的是為了增加容錯率。

而廣播頻道的選擇主要是考慮到WIFI接入點的干擾。這些接入點通常選擇802.11的信道1/6/11三個信道,分別占據 ** 2402MHz~2422MHz, 2427MHz~2447MHz, 2452MHz~2472MHz **;

而BLE的廣播信道則分別為 ** 2402MHz,2426MHz,2480MHz **,也就意味著第一個廣播信道低于wifi信道1,第二個廣播信道位于WIFI信道1和6之間,第三個廣播信道高于11號信道,正好避免了三個Wifi常用接入點信道的覆蓋,避免了他們的干擾。

LL信道

如上圖所示,廣播信道的編號是3739,數據信道的編號是036,這樣標號的目的是降低跳頻算法的實現難度。

跳頻

連接狀態中鏈路采取跳頻的技術避免環境中的干擾,而BLE的跳頻算算法其實很簡單,就是一個在37個數據信道之間的等概率轉換。

最常見的一種是模37的方法:

X取一個5-16之間的值。采取這樣數值的原因,應該是使得跳頻圖圖譜更加均勻,不至于兩個頻率隔得太近,以至于環境干擾無法通過環境干擾消除,也不至于頻率隔得太遠,造成功率轉換帶來的額外功耗。(這是我的猜測,并未得到任何資料的證實)。

當然我們也可以采取加減法實現該算法,就是加上X,然后判斷結果大于36,就減去37:

自適應跳頻

自適應跳頻技術原理也很簡單,每次數據傳輸之后我們進行對信道質量進行評估,如果我們認為當前信道質量較差,我們將它從可用信道列表中刪除,這是一個通用的思路。

具體到BLE中,自適應跳頻技術是將一個壞掉(干擾嚴重)的信道映射到一個好信道,當跳頻算法跳到該壞信道時,實際采用的是他映射的那個好的信道進行數據的傳輸。

如上圖所示,主設備通過LL_CHANNEL_MAP_REQ 數據鏈路層管理包來進行新的信道圖的同步與更新。

OTA packet

如上圖,我們看到實際的空口包中信道圖的信息。

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