蓝牙抗干扰技术

一、蓝牙自适应跳频（AFH）技术

蓝牙系统工作在2.4GHz的ISM（即工业、科学、医学）频段，许多设备工作在该频段，在这样的频段上工作，相互干扰必然相对严重，因此蓝牙系统使用了跳频技术来防止衰落和抑制干扰。在建立连接以前蓝牙设备在固定的一个频段内选择跳频频率，快速交换时间和地址握手信息，进而迅速取得时间和频率同步。连接建立后，双方设备根据跳变序列改变信道频率，使跳频频率呈现随机性。

蓝牙定义了32个频点为一个频段，划分为79个子频段，蓝牙主设备时钟CLK和主设备地址的最低28位决定了蓝牙工作的频段及跳频序列，如图2.10所示；蓝牙系统定义了5种工作状态下的跳频序列：寻呼、寻呼响应、查询、查询响应和连接跳频序列，不同状态下有不同的策略产生跳频序列。

图2.11表明了蓝牙系统的跳频序列产生原理；输入X由时钟信息位决定，它决定了起跳频点在某一频段的32个频率序列中的相痊--段内频率序列的偏移量，同时跳频频点改变的速度也由它决定；A到F决定跳频序列的顺序，在蓝牙系统中，要获得相应状态的跳频序列，正是利用了不同状态下改变A~F的取值；在查询/寻呼扫描状态下，A到F输入序列只与地址有关，因此其跳频序列是唯一确定的，在其他状态下，A~F由时钟和蓝牙地址共同控制，其跳频序列随着时钟的改变而作相应的跳变；Y1、Y2则对收发跳频序列的选择进行控制，Y1保证收发频点不会重复，Y2使收发频点在不同的频段内；PERM5是一个由C、D、Y1控制的蝶形运算器，它起到扰乱的作用。

（1）寻呼/寻呼扫描状态：蓝牙设备通过寻呼来寻找其他的设备加入其微微网；寻呼设备每312.5µs选择一个新的跳频点来发起寻呼，在寻呼扫描时，被寻呼设备每1.28s选择一个新的频点来监听，寻呼和被寻呼设备使用被寻呼设备地址的低28位，产生的寻呼跳变序列是一个定义明确的周期序列，它的32个频点均匀的分布在79个频率信道上。

（2）查询/查询扫描状态：蓝牙设备通过查询来寻找周围的其他设备，查询设备每隔312.5µs选择一个新的频率来发送查询消息，被查询设备每1.28s选择一个新的频率监听；查询和被查询设备使用通用查询接入码作为查询地址。产生的32个查询跳变序列均匀分布在79个频率信道上。

（3）连接状态：使用主设备地址的最低28位有效位，蓝牙通信设备双方每隔625µs改变一个频率，产生的信道跳变序列周期非常长，而且79个跳变序列在任何的一小段时间内都是接近均匀分布的，能够满足跳频系统的要求。

在蓝牙1.2协议中增加了自适应跳频的算法；当蓝牙通信过程中发现某个信道信号质量差，即成为“坏”的信道时，可以在跳频时丢弃这些坏信道，而选取其他信道质量好的跳频信道来代替，从而避开了某些频点上的通信干扰，进而增强其抗干扰能力。

二、蓝牙基带纠错机制

蓝牙技术采用了前向纠错FEC和自动重传请求（Automatic Repeat-reQuest，ARQ）技术，采用的纠错机制比较简单。其中前向纠错FEC是发送端将数据信息按照一定的规则编码后，组成具有纠错能力的编码；接收端收到编码后的数据，按预先规定的规则进行相应的解码，来确定接收的数据信息中是否有错误，若有错误，确定其位置并进行纠正，该编码方式比较适用于实时传输系统，但是该技术的缺点是纠错能力有限。

自主重传请求又称为判决反馈，它使用确认和超时，在不可靠服务的基础上实现可靠的信息传输；在发送端，对数据进行分组编码，加入一定的冗余码，使之具有一定的检错能力；接收端在接收到编码信息后，对其进行解码并且进行判决，检测是否存在一定的误码，然后通过反馈信道将判决结果发送回发送端；发送端依据反馈的判决结果，决定是否对数据进行重传；但是重传也不是无限度，多次重传后，超过系统规定的时间后，系统将不再进行重传。

蓝牙基带中具体的纠错方式包括：1/3比例FEC、2/3比例FEC和ARQ。其中，1/3比例FEC对每位信息重复3次进行编码，编码方法较为简单，编码序列长度是原序列长度的3倍。2/3比例FEC编码采用一个生成多项式把10位数据编码为15位，是一个（15，10）截短汉明码，数据接收方进行相应的逆向运算，根据算法提供的检错与纠错机制恢复出原始数据。在ARQ方式下，数据包一直被重传，直到最终接收到确认或重传超时。

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