目前藍牙和Wi-Fi技術(shù)在筆記本電腦、PDA、個人多媒體播放器和手機等設(shè)備中已開始共存發(fā)展。 無線VoIP電話和多模手機等設(shè)備甚至需要支持藍牙和Wi-Fi同時工作，這為芯片設(shè)計人員提出了更高要求。如果在開發(fā)過程中沒有經(jīng)過深思熟慮就將藍牙和Wi-Fi嵌入到同一個設(shè)備中，其結(jié)果可能會導(dǎo)致產(chǎn)生干擾從而影響用戶體驗。 藍牙和Wi-Fi都工作在2.4GHz ISM頻段，盡管二者所用頻譜不同，但如果Wi-Fi接收器在接收Wi-Fi信號時感應(yīng)到藍牙信號，那么仍會產(chǎn)生干擾。藍牙接收器也會發(fā)生同樣的情況。除了與其它無線標準共存所帶來的挑戰(zhàn)外，微波爐等家電也可能中斷藍牙通信連接，這類家電在工作時會輻射出RF能量，但由于成本和工程方面的限制，這種干擾只能在一定程度內(nèi)得到抑制。 盡管存在這種來自周圍環(huán)境的RF干擾，但藍牙和Wi-Fi技術(shù)還是得到消費者越來越廣泛的認同，尤其是過去6年以來，藍牙產(chǎn)品和無線LAN網(wǎng)絡(luò)已出現(xiàn)在許多家庭中。這兩種技術(shù)都工作在2.4GHz頻率范圍內(nèi)，二者共存是優(yōu)先考慮的因素，目前為防范干擾研發(fā)人員已開發(fā)出若干詳盡措施。 為限制ISM頻段內(nèi)任何單一區(qū)段的發(fā)射功率，藍牙和Wi-Fi都強制要求在數(shù)據(jù)傳輸時采用擴展頻譜技術(shù)。藍牙采用跳頻擴頻(FHSS)技術(shù)在相對較窄的1MHz帶寬內(nèi)發(fā)射數(shù)據(jù)包。窄帶信號的頻率以1600跳/秒的速率在可用的79條信道內(nèi)跳變。通過在該頻譜內(nèi)跳頻，信號功率被分布在整個頻段。發(fā)生常規(guī)干擾時，藍牙和Wi-Fi信號交疊可能導(dǎo)致接收數(shù)據(jù)包的過程中斷，從而導(dǎo)致包錯誤。距離很近的天線可在第二個系統(tǒng)工作時導(dǎo)致前端交疊干擾。 隨著藍牙規(guī)范的發(fā)展，已增加了可使藍牙與Wi-Fi及其它潛在干擾源易于共處的若干新技術(shù)。下文將介紹已經(jīng)付諸實施的幾種技術(shù)。 自適應(yīng)跳頻技術(shù) 在由Bluetooth SIG 開發(fā)的v1.2藍牙規(guī)范中引入了自適應(yīng)跳頻(AFH)技術(shù)，為藍牙射頻提供了有效抵消常規(guī)干擾的途徑。AFH可識別出“壞”信道，在這些信道處地方會出現(xiàn)其它設(shè)備干擾藍牙信號或藍牙信號干擾其它設(shè)備的情形。 支持AFH的藍牙設(shè)備能在其微微網(wǎng)內(nèi)與其它設(shè)備進行通信，共享可鑒別出的壞信道的詳細信息。設(shè)備會切換到可用的“好”信道，從而遠離干擾源，這樣對所用的帶寬就不會產(chǎn)生影響。為使AFH發(fā)揮作用，對壞信道的鑒別必須準確而且常規(guī)干擾必須是唯一的干擾形式。圖1表明了AFH的工作原理。
圖1：采用AFH技術(shù)可提高藍牙與802.11的共存性 CSR公司BlueCore藍牙芯片的初始設(shè)置允許在4秒左右的時間內(nèi)對來自新干擾源的干擾采取自適應(yīng)措施。信道跳轉(zhuǎn)(Channel skipping)為符合藍牙v1.1規(guī)范的設(shè)備提供了AFH功能，只要開啟AFH功能，在連接用戶時，立體聲音頻流和單聲道耳機等對時間性要求很嚴格的媒體應(yīng)用基本上不受影響。 時分復(fù)用技術(shù) 時分復(fù)用(TDM)技術(shù)是用于解決AFH無能為力的前端交疊干擾的一種方法。該方法最初是為保護802.11b/g Wi-Fi傳輸免受藍牙干擾而引入的，當(dāng)Wi-Fi在ISM頻段工作時，它將關(guān)斷除高優(yōu)先級藍牙外的所有藍牙傳輸。 該方法類似信道跳轉(zhuǎn)，會犧牲部分藍牙帶寬，但損失的帶寬部分與802.11b/g的占空比成比例。因此，若802.11b/g處于空閑狀態(tài)，鏈路保持傳輸?shù)膸挀p失只有2%~3%，用戶覺察不到。
圖2：采用時分復(fù)用(TDM)技術(shù) 為提升TDM效率，必須有與802.11b/g射頻活動有關(guān)的準確信息。無線技術(shù)公司CSR采用一個WLAN_Active硬件信號以確保當(dāng)802.11b/g信號工作時能得到保護。 不過有時也要保護藍牙信號免受802.11b/g的干擾，為此，CSR公司開發(fā)出一種可選信號BT_Priority，當(dāng)在收發(fā)一個重要藍牙數(shù)據(jù)包時，該信號將給出指示。該信號可保護使用HV3包的SCO音頻，它是單聲道耳機使用最廣泛的流音頻格式。 信道質(zhì)量驅(qū)動數(shù)據(jù)傳輸率(CQDDR) 存在DH和DM兩種形式的數(shù)據(jù)包，它們分別采用高、中兩種帶寬。DH包可在包內(nèi)傳輸更多的數(shù)據(jù)，但是如果包部分損壞，則必須重新傳送整個包以恢復(fù)數(shù)據(jù)。DM包含有前向糾錯(FEC)碼，該碼占有效載荷的1/3：即數(shù)據(jù)的每10位添加5位前向糾錯碼。在一個15位數(shù)據(jù)/FEC塊中，能修正兩個錯位。 DM包格式也許降低了最大的數(shù)據(jù)速率，但比那些不具備糾錯功能的DH格式更為牢靠。接收設(shè)備與發(fā)射設(shè)備可以根據(jù)周圍的干擾情況來決定采用哪種包格式。例如，如果一臺設(shè)備認為所接收的包有很多錯誤，它會告訴發(fā)射設(shè)備以DM包格式發(fā)送該數(shù)據(jù)。如果鏈路很“清凈”，它允許另一端切換回DH包格式。圖3演示了這種通信交互。
圖3：借助CQDDR技術(shù)，藍牙設(shè)備能夠根據(jù)具體條件動態(tài)變換數(shù)據(jù)包類型 當(dāng)一臺支持BlueCore藍牙設(shè)備向一臺不支持CQDDR功能的設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)時，CSR開發(fā)出一種算法可以評估鏈路性能并根據(jù)認可包(ACK)與未認可包(NACK)的比率來調(diào)整傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包格式。但是，當(dāng)從不支持CQDDR的設(shè)備中接收信息時，如果數(shù)據(jù)包被損壞，BlueCore無法采取任何類似措施。 延伸同步連接導(dǎo)向信道(eSCO)技術(shù) eSCO是查錯語音信道，它允許重新傳送損壞的語音數(shù)據(jù)。每個數(shù)據(jù)包都有一個CRC(循環(huán)冗余校驗)，所以接收者可查驗接收到的包是否正確。重傳窗(Retransmission windows)允許重新傳送未被認可的包。eSCO是在藍牙規(guī)范v1.2中引入的。在早期藍牙版本中使用的v1.1 SCO僅利用單時隙數(shù)據(jù)包。而eSCO允許利用3時隙包實現(xiàn)同步語音或數(shù)據(jù)。這意味著與64kbps固定速率的v1.1相比，eSCO的連接速率可超過100kbps。
圖4：延伸同步連接導(dǎo)向信道技術(shù)(eSCO) 在每個eSCO時刻，主設(shè)備發(fā)送一個eSCO包，從設(shè)備利用常規(guī)SCO規(guī)則進行響應(yīng)(即使從設(shè)備沒收到主設(shè)備發(fā)送的包，也允許它做出響應(yīng))。就版本1.1 SCO來說，有3個不同的包間距可選，它們都提供相同的64kbps速率。盡管eSCO信道不能積極處理或避免干擾，但重發(fā)機制可使音頻質(zhì)量所受的的干擾影響減少。 專有技術(shù) 除上述機制外，各公司還通過專有技術(shù)強化傳輸質(zhì)量。以CSR為例，該公司還為嵌入式應(yīng)用開發(fā)出一款802.11b/g硬件方案(UniFi)?；谠谇度胧綗o線技術(shù)領(lǐng)域的經(jīng)驗，CSR借助優(yōu)先級和信道信令開發(fā)出優(yōu)化措施。目前CSR已實現(xiàn)了這些附加特性，因為既使采取了目前的保護技術(shù)，仍會有共存問題。例如，某人利用與無線VoIP電話配套的藍牙耳機進行語音通信。同步藍牙SCO連接信號仍會被Wi-Fi強制發(fā)送的包接受確認信號所打斷，其結(jié)果是使得藍牙鏈路語音質(zhì)量惡化。 借助構(gòu)建在UniFi設(shè)備內(nèi)的TDM和CSR公司的專有措施，同步藍牙HV3包不會產(chǎn)生干擾。目前功能先進的手機具有豐富的多媒體特性，而各種多媒體業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量的優(yōu)劣會對用戶體驗產(chǎn)生巨大影響。采用同一家公司的藍牙和Wi-Fi芯片將簡化并加快整合技術(shù)過程，并減少供應(yīng)商的數(shù)量。 本文小結(jié) 盡管存在著互擾和功耗問題，藍牙和Wi-Fi技術(shù)自推出以來還是取得了很大發(fā)展。借助新的芯片架構(gòu)、低功耗模式和軟件方法，設(shè)計工程師在使藍牙和Wi-Fi芯片更節(jié)能、更可靠等方面取得了長足進展，他們一直努力探究以提供最好的抗干擾及低功耗方案。 采用復(fù)雜的方法和技術(shù)可將這兩種技術(shù)集成進體積很小的設(shè)備中。諸如ATH、TDM、功率控制和CQDDR等共存系統(tǒng)已經(jīng)使藍牙連接更為牢靠，不過無線設(shè)計并非僅限于采用AFH和TDM等技術(shù)。通過將高度集成的方案與專有技術(shù)相結(jié)合，可減小在同一臺設(shè)備中集成藍牙與Wi-Fi這兩種技術(shù)所遇到的設(shè)計障礙。 對于設(shè)計人員而言，最明智的做法可能就是采用藍牙+ Wi-Fi組合方案。諸如CSR的方案強化了將藍牙與Wi-Fi等流行標準互補的用戶體驗，但目前面臨的真正挑戰(zhàn)在于如何實現(xiàn)將藍牙和Wi-Fi整合進同一芯片內(nèi)。
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