IEEE 802.11b與藍(lán)牙共存的一種解決方案

作者：時(shí)間：2004-12-07 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)

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作者Email: hongtao_cao@yahoo.com.cn, hongtao_cao@163.com

摘要：本文首先介紹了在通信技術(shù)迅猛發(fā)展的當(dāng)今時(shí)代，將802.11b和藍(lán)牙集成在同一系統(tǒng)上會(huì)更加方便人們的日常工作，然后分析了802.11b和藍(lán)牙共存的技術(shù)難點(diǎn)，提出了一種實(shí)際應(yīng)用中解決方案。并通過(guò)分析得到了這個(gè)方案優(yōu)勢(shì)，對(duì)實(shí)際的工程應(yīng)用具有一定指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：藍(lán)牙；無(wú)線局域網(wǎng)；IEEE802.11b；共存

1 緒論

隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，我們?nèi)粘Ｉ畹目臻g早已經(jīng)被各式各樣的無(wú)線通信設(shè)備所覆蓋。一類(lèi)是應(yīng)用在英特網(wǎng)延伸出來(lái)的無(wú)線局域網(wǎng)WLAN上的802.11b；一類(lèi)是應(yīng)用在移動(dòng)電話、便攜式電腦、個(gè)人數(shù)碼助理和其他一些新型的移動(dòng)設(shè)備所構(gòu)成的無(wú)線個(gè)人局域網(wǎng)WPAN上的藍(lán)牙技術(shù)。為了讓W(xué)LAN與WPAN更好的融合，更大發(fā)揮的無(wú)線技術(shù)力量。比如：在一部擁有藍(lán)牙和802.11b兩種通信技術(shù)的設(shè)備上，你在使用藍(lán)牙技術(shù)與其他人交談的同時(shí)，又可以通過(guò)802.11b提供的網(wǎng)絡(luò)功能獲取網(wǎng)上的E-mail。

下面是幾種無(wú)線局域技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)比：

	802.11b	802.11bb	Bluetooth
頻率	2.4GHz	2.4GHz	2.4GHz
帶寬	1-2Mbps	1、2、5.5、11Mbps	1Mbps
距離	100m	10-100m	100m
業(yè)務(wù)	數(shù)據(jù)	數(shù)據(jù) 圖像	語(yǔ)音數(shù)據(jù)

表1 IEEE 802.11b與藍(lán)牙的對(duì)比

從上圖中我們不難看出，現(xiàn)在流行的無(wú)線局域技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)802.11b和藍(lán)牙Bluetooth都工作在ISM頻段2.4GHz，因此要將兩種技術(shù)嵌入同一系統(tǒng)時(shí)不需要各自單獨(dú)的射頻RF部分；另外，由于現(xiàn)代的集成電路工業(yè)的高速發(fā)展，802.11b和藍(lán)牙Bluetooth的芯片都具有尺寸小、功耗低、便于系統(tǒng)集成等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，也正是因?yàn)樗{(lán)牙和802.11b都工作在2.4GHz頻段上，所以如果沒(méi)有恰當(dāng)?shù)拇胧?，它們之間的干擾就難以避免。

兩種通信技術(shù)的系統(tǒng)集成已經(jīng)漸漸成為了人們所關(guān)注的焦點(diǎn)。我們也就在此過(guò)程中遇到的藍(lán)牙與802.11b共存問(wèn)題作進(jìn)一步的探討。

⒉ 共存的實(shí)現(xiàn)

我們通常會(huì)在功能實(shí)現(xiàn)的時(shí)候發(fā)現(xiàn)：由于無(wú)線媒質(zhì)自身的限制，如果沒(méi)有一種有效的干擾去除方法，這兩種無(wú)線通信技術(shù)就很難同時(shí)集成在一個(gè)系統(tǒng)上的。這種情況下就要求在IEEE802.11b與藍(lán)牙共存的解決方案中必須具備排除干擾的能力。我們可以通過(guò)下面介紹的關(guān)鍵性技術(shù)來(lái)達(dá)到這樣的目的――把IEEE 802.11b處理器與藍(lán)牙芯片集成在一起。

2.1 共存接口總線

總線的概念對(duì)我們并不陌生，在很多應(yīng)用中也都使用過(guò)。我們可以使用這個(gè)技術(shù)在802.11b處理器與Bluetooth 芯片之間構(gòu)架一座橋梁――共存接口總線，之所以加上接口兒子是因?yàn)樗€起到與系統(tǒng)外部連接的作用。下面就是這個(gè)共存方案的結(jié)構(gòu)：

很明顯，共存接口總線的功能主要在于協(xié)調(diào)802.11b處理器和藍(lán)牙芯片的工作狀態(tài)。在發(fā)送信號(hào)時(shí)首先確定接收到主機(jī)過(guò)來(lái)的信息是屬于802.11b的數(shù)據(jù)還是藍(lán)牙的數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行相應(yīng)數(shù)據(jù)發(fā)送及協(xié)調(diào)處理。這主要是為了保證系統(tǒng)的射頻單元不會(huì)在同一時(shí)刻收到來(lái)自兩部分模塊的發(fā)送信號(hào)，從而可以有效的保證發(fā)送時(shí)的干擾去除。

我們這里分別介紹802.11b模塊和藍(lán)牙模塊的結(jié)構(gòu)示意。

帶寬分配時(shí)的多路技術(shù)

多路技術(shù)通信，可以分為時(shí)分多路和頻分多路。時(shí)分多路是指各路信號(hào)在同一信道上占用不同時(shí)隙進(jìn)行通信。因?yàn)樗{(lán)牙和802.11b集成在同一系統(tǒng)，所以可以通過(guò)系統(tǒng)內(nèi)部的調(diào)整單元采用統(tǒng)計(jì)方法來(lái)解決頻段沖突和時(shí)隙的保留，用簡(jiǎn)單的內(nèi)部命令就可以協(xié)調(diào)保留它們各自的傳輸和接收時(shí)隙。當(dāng)802.11b與藍(lán)牙在試圖進(jìn)行有頻率資源沖突的連接時(shí)，可以通過(guò)軟件方式在系統(tǒng)內(nèi)部制定一些競(jìng)爭(zhēng)的簡(jiǎn)單規(guī)則。

2.3 智能跳頻

我們知道藍(lán)牙采用的是跳頻傳輸，它在同一時(shí)刻僅占用1M帶寬，并以1600Hz的速度改變中心頻率，1M帶寬外的信號(hào)衰減大于20dB。而802.11b采用的是DSSS傳輸，一般中心頻率間隔為5MHz，但由于其信號(hào)的20dB衰減有16MHz寬，所以在同一位置的802.11b設(shè)備為了避免干擾通常使用1、6和11號(hào)信道運(yùn)行。因此，如果主動(dòng)設(shè)計(jì)藍(lán)牙的跳頻順序來(lái)避開(kāi)頻段內(nèi)已知被802.11占用的頻段，就可以很大程度上的改善藍(lán)牙和802.11b的性能。

2.4 傳輸功率控制

在使用ISM頻段等共享資源時(shí)，不是用超出實(shí)際需要的資源是非常重要的。如果在頻帶中的傳輸功率過(guò)大，那么就會(huì)對(duì)其他的頻段造成干擾，整體系統(tǒng)的容量就會(huì)下降。我們把藍(lán)牙與802.11集成在一起，加強(qiáng)它們各自的動(dòng)態(tài)功率控制非常重要。同時(shí)，由于傳輸時(shí)的功率受限，區(qū)域內(nèi)給設(shè)備的共存情況也會(huì)得到較大的改善。

3．技術(shù)的發(fā)展

我們可以想象，一位擁有同時(shí)具備藍(lán)牙和802.11技術(shù)的筆記本電腦的擁護(hù)，他不僅可以在802.11的環(huán)境下與高速的本地網(wǎng)關(guān)或接入點(diǎn)通信，同時(shí)還可以通過(guò)藍(lán)牙技術(shù)與手機(jī)、PDA或其他的設(shè)備通信。正是由于藍(lán)牙與IEEE 802.11共存的重要性，藍(lán)牙SIG與IEEE802.11工作組都在積極地尋求更好的共存改善方法。

4. 總結(jié)

可以看出，這里提到的方案并不同于某些IEEE 802.11b與藍(lán)牙共存的解決方案：它并沒(méi)有分配固定的帶寬給802.11b或是藍(lán)牙的，而是利用它們空閑的時(shí)間來(lái)完成充分利用帶寬這一功能；這是因?yàn)檫@個(gè)方法是從MAC層入手來(lái)解決問(wèn)題的。這就意味著，兩種通信模式可以完全利用2.4GHz的ISM帶寬，不過(guò)前提分時(shí)復(fù)用。通過(guò)上面的兩個(gè)重要手段，可以有效地避免IEEE 802.11b與Bluetooth之間的干擾、數(shù)據(jù)包的沖突，而且這種方案還保證了較高的信息吞吐速率。