藍牙和Wifi信號如何區分又如何防止互擾？

藍牙和Wifi同是工作在2.4GHz頻率下，我們在接收信號的時候通過什麼手段接收想要的信號，又如何防止這兩種信號互擾？通信小白先謝謝了。

在這裡所說的WiFi是指符合802.11b/g標準的WLAN設備，它們工作在2.4G頻段， 最多支持14個信道(Channel)，頻率從2412MHz到2484MHz，各個國家標準不一樣。 每個channel的頻寬是22MHz，從中心頻點算起左右各11MHz。WiFi傳輸的包是TCP /IP的包，包的長度從幾十位元組到一千多位元組不等，這樣就造成了傳輸時間上的不 確定性。另外，WiFi會根據信號的強弱來自動調整傳輸的速率，同時，對於某些 包，比如組播包和廣播包，WiFi的協議規定它只能用最低速率來傳輸。這樣通過 WiFi來傳一個數據包的時間基本上是不可預知的，它可以很快，也可能很慢。如 果再碰上重傳的話，那就更加不知道多久了。 藍牙(Bluetooth，會簡稱為BT)也是工作在2.4G頻段的，藍牙的頻段是從2401MHz 到2479MHz，每個channel佔1MHz，共79個channel。藍牙工作的時候會以每秒1600 次的速率進行跳頻，藍牙數據包的長度也都不長，通過藍牙來傳數據時間方面基 本上是確定的。 因為WiFi和藍牙基本上工作在同一頻段，如果兩者同時工作，必然會或多或少會 有互相干擾的現象。當然，如果WiFi和藍牙在物理上已經能夠達到30dB或者以上 的隔離的話，它們之間的相互干擾基本可以忽略不計了。咱們今天討論的是WiFi 和藍牙物理隔離度不好的情況下怎樣來消除或者減弱這種干擾。

1. 藍牙的AFH(自適應調頻)技術

所謂AFH，是說藍牙在工作的時候自動避開某些頻段，如果WiFi工作在某個頻段， 那麼藍牙就會避開WiFi所佔用的22MHz的頻段。FCC直到藍牙v1.2的時候才允許使 用AFH技術。

AFH在下面兩種情況下基本上是能正常工作的。

a) WiFi在發送數據，藍牙也在發送數據。兩者的有效數據都沒有被對方的雜訊淹沒。對於手持設備來說，發射功率基本上在10dBm左右。

b) WiFi在接收數據，藍牙也在接收數據。兩者的有效數據也都沒被對方的雜訊淹沒。 信號強度會小很多，基本上在-40dBm左右。

但是在下面兩種情況下，AFH基本無效。

a) WiFi在發送數據，藍牙在接收數據。因為WiFi的發射功率遠比藍牙收到的信號強度 要強，所以藍牙的有效數據就被淹沒在WiFi的雜訊裡面。

b) WiFi在接收數據，藍牙在發送數據。同理，WiFi的有效數據會被淹沒在藍牙的雜訊 里。

2. 藍牙和WiFi的TDM(時分復用)技術

這個TDM，說起來原理很簡單，就是同一時刻WiFi和藍牙只有一個在工作。這就需要 WiFi和藍牙需要彼此知道對方的狀態。於是WiFi就說：好吧，我給出一個pin腳，當 我在工作的時候，我就把這個pin置高，當我在休息的時候，我就把這個pin拉低。 這個pin就叫做WLAN_ACTIVE。藍牙也說：好，我也給出一個pin腳，當我在工作的時 侯，我就把這個pin拉高，當我不在工作的時候，我就把它拉低。這個pin就叫做 BT_ACTIVE。藍牙同時還給出了另外兩個pin，一個叫做BT_PRIORITY，用來標識藍牙 傳遞的數據的優先順序，象語音之類的實時性很強的數據會是高優先順序的數據，其它 數據就是一般優先順序啦。另外一個叫做BT_FREQ，這個pin會告訴WiFi藍牙是不是在 使用WiFi頻段範圍內的Channel。這樣，WiFi貢獻了一個pin，藍牙貢獻了三個pin， 總共四個pin，所以在它們共存的解決方案上會有所謂的兩線(WLAN_ACTIVE, BT_ACTIVE)、 三線(WLAN_ACTIVE, BT_ACTIVE, BT_PRIORITY），和四線(WLAN_ACTIVE, BT_ACTIVE, BT_PRIORITY, BT_FREQ)解決方案。其中最流行的是三線解決方案，咱們就以它為例 吧。 WiFi傳輸數據分兩部分，一部分是發送數據，另外一部分是收到ACK。只有收到ACK 之後才認為數據發送是成功的。所以，從WiFi開始發送數據到它收到ACK，這段時間 內WLAN_ACTIVE會一直是有效的。另外，WiFi會定時去收AP過來的beacon包，默認是 100毫秒去收一次，在這個過程中WLAN_ACTIVE也會一直有效。WiFi其實是很霸道的， 在它把WLAN_ACTIVE置為有效的時候，它會不讓藍牙工作，而且，最最討厭的是，在 WiFi定時去收beacon包的時候，它一定會中斷藍牙的傳輸，而不管藍牙是不是在傳 高優先順序的數據（比如正在用藍牙耳機打電話）。不過這也不能全怪WiFi，因為這個 beacon包對於WiFi那可是相當的重要，AP有沒有數據要給WiFi發送全在這個包裡面寫 著呢。 在大部分的情況下，目前WiFi還只是用來做數據傳輸用，比如上網瀏覽啊，用FTP下 載個東西啥的啊。而藍牙的應用範圍就相對比較廣泛了，比如用藍牙耳機打電話啊， 用藍牙傳文件啊。那麼在這種典型應用方式下，WiFi和藍牙是怎麼協同工作的呢？ * WiFi普通數據傳輸，藍牙打電話 藍牙在傳輸高優先順序的數據（語音），好在這種數據都不長，藍牙可以用很短的 時間就完成發送/接收。WiFi會保證在藍牙不傳數據的時候才工作。這種情況會非常 影響WiFi的性能。 * WiFi普通數據傳輸，藍牙普通數據傳輸 這時候WiFi就不客氣啦，當它有數據要傳輸的時候就抑制藍牙的工作，藍牙就只 能被欺負了，嘿嘿。這種情況下WiFi的性能不太會收到影響，但是藍牙的性能會大 幅下降。 現在，用WiFi來進行VoIP通話越來越受到青睞了，這就產生了一個很嚴重的問題。 用戶會通過藍牙耳機來打電話，而這個電話又是通過WiFi走的IP電話。這種情況下 藍牙傳輸的是語音，而WiFi傳輸的也是語音，都是最高優先順序的數據，藍牙和WiFi 將何去何從呢？

藍牙和802.11b/g WiFi都是重要的無線技術，常被應用於筆記本電腦、PDA、個人多媒體播放器(PMP)以及手機等設備中。某些無線VoIP電話和多標準手機等設備甚至同時具備藍牙和WiFi功能，因此對晶元設計有了極高的要求。 因為這兩種技術非常類似，所以共存是一個首先需要考慮的問題。實際上，已經採用許多方法以解決相互間的干擾問題。隨著藍牙技術規範的發展，新的技術已被採納，使藍牙能夠與WiFi及其他潛在干擾源輕鬆共存。 為此而採取的各種辦法包括如下： 適應性跳頻技術(AFH) 適應性跳頻技術(AFH)由藍牙技術聯盟所開發的藍牙技術規範v1.2版推出，它為藍牙應對一般性干擾提供了一種有效的途徑。AFH可以識別 「壞」信道。在這些信道上，可能有其他無線設備干擾藍牙信號，或是藍牙信號干擾了其他設備。具備AFH功能的藍牙設備與藍牙微型網內的其他設備進行通信， 共享有關壞信道的詳細信息。這樣，這些設備就可以轉換到可用的「好」信道，遠離干擾區，因此不影響帶寬的使用。使用AFH技術時，壞信道的分類必須準確， 並且「一般性」干擾應是唯一的干擾形式。 信道跳轉使v1.1設備獲得了AFH技術的優點，但不得不犧牲藍牙帶寬以盡量減少對WiFi信號的影響。然而，AFH功能打開時用戶卻常常覺察不到，因為立體聲音頻流和單聲道音頻耳機等時間敏感型的媒體應用並沒有受到影響。 時分多路復用(TDM) 時分多路復用(TDM)是一種應對前端過載型干擾的手段，AFH技術無法應對這種干擾。TDM最初用於保護802.11b/g傳輸不受藍牙干 擾。其工作原理是：當ISM頻帶內運行802.11b/g無線電時，除了那些高優先順序的藍牙傳輸外，所有藍牙傳輸都要關閉。與信道跳轉一樣，這種方法犧牲 了部分藍牙帶寬，所犧牲的帶寬與802.11b/g工作周期成比例。因此，如果802.11b/g閑置，則鏈路維護通訊可能造成帶寬下降2%～3%，用戶 不可能察覺到這個細微的變化。 要增強TDM的效果，就需要具備有關802.11b/g無線電活動的準確信息。為此，專註於無線技術領域的CSR公司定義了 WLAN_Active硬體信號，以保證當無線電運行時，802.11b/g信號得到保護。但是，也有需要保護藍牙信號不因802.11b/g干擾而衰退 的情況，因此CSR公司開發出了BT_Priority，這是一種 可選的信號，指出何時正在發送或接收重要的藍牙數據包。這種信號可用於保護採用HV3數 據包傳輸的SCO音頻，這種格式在單聲道耳機的音頻流應用中最為常見。 根據信道質量確定數據速率(CQDDR) 現在共有兩種分別利用高帶寬和中帶寬格式的數據包存在，即DH和DM。DH數據包可以傳輸更多的數據，但是如果部分數據包遭到破壞，整個數據包 必須重新傳輸以恢複數據。DM數據包包含前向糾錯(FEC)碼，佔有效負荷的1/3，這種數據包格式可以降低最大的數據傳輸速率，但比不包含糾錯功能的 DH數據包更可靠。它允許接收設備與傳輸設備進行協調，根據環境干擾情況來確定採用何種數據包格式。例如，如果某個設備確定正在接收的數據存在諸多錯誤， 它就會通知傳輸設備以DM數據包的方式傳輸數據。如果鏈路恢復暢通了，它就會允許傳輸設備迴轉到DH數據包。CQDDR只是藍牙鏈路的一個可選項，藍牙技 術規範對此並沒有做出要求。 擴展型同步定向連接信道(eSCO) 擴展型同步定向連接信道(eSCO)是允許受損語音數據進行再傳輸的檢錯語音信道。每一個數據包都有一個CRC(循環冗餘校驗)，這樣接收設備 就可以檢查數據包是否正確接收。在接收過程中存在錯誤和丟失的數據包將得到否認，再傳輸窗口允許未經確認的數據包進行再傳輸。eSCO由v1.2版藍牙技 術規範推出。 此前版本的藍牙技術規範採用的v1.1版SCO只能使用單槽數據包，而eSCO允許對同步語音或數據使用三槽數據包。這意味著eSCO可以達到 100Kbps以上的連接速率，而v1.1版SCO的連接速率為固定值64Kbps，這是因為在使用單槽數據包時鏈路容量丟失，而當無線電改變頻率時數據 包之間會產生間隙。儘管eSCO信道不主動處理或避免干擾，但是受損數據包的再傳輸仍保證了其音頻質量受到其他無線電的影響比以前較小。 此外，還有各公司不同的專利技術使得藍牙鏈路更加可靠。自推出以來的幾年中，藍牙和WiFi技術在干擾和功耗問題上取得了長足的進步,使藍牙和 WiFi晶元更具功效和更可靠。各種共存系統，如適應性跳頻技術(AFH)、時分多路復用(TDM)、功率控制以及CQDDR，使得藍牙鏈路更加可靠。能 否有效地實施最終取決於能夠獲得高度整合各種專利技術的解決方案，這些技術必須能夠克服將藍牙和WiFi兩種技術置入同一設備的各種障礙。設計者的最佳選 擇就是整合一個雙方共同開發的藍牙+WiFi組合解決方案。他們需要工程技術完備的共存解決方案，這些解決方案專門設計用於無線電設備之間的通信，目的是 減少干擾。