微微网同频干扰对蓝牙数据传输的影响

微微网同频干扰对蓝牙数据传输的影响 要】建立了蓝牙微微网相互之间干扰的数学模式,编程实现了对跳频算法的模拟～得到了碰撞 键词】DH 分组,微微网,吞吐量 图分类号】TN92 【文献标识 Impact of Co-channel Interf on Bluetooth DAI Xiao-m (School of Microelectronics, Xi stract】The mathematic model of the interf the model, the functional expression of Bl et is provided. The relational curve of collis of FH algorithm. The simulation results ary words】DH packet;piconet;throughput 做为一种取代数据电缆的短距离无线通信的技术低带宽电波实现点对点，或点对多点连接之间的信 用时分双工的通信方式，组成临时性的对等连接， 的蓝牙设备可以组成一个微微网，其中只有一个为 余均为从设备。蓝牙的跳频频隙是从 2.402,2.480 G MHz 的 79 个通道(有些国家是 23 个)，48 位的主低 28 位和本地时钟，确定每次通信的跳频序列。 蓝牙 1.0 推出以后，蓝牙技术得到迅猛发展 参考网的收发分组 发送 接收 hld ldh iiiiii 接收图 1 蓝牙基带分组的一般格式发送 接收 发送 定义分组头和接入码的持续时间为 h，净荷为 l以及保 i i ldl hhhldhld x iiiiiiiiiiid间隔为 ， i 表示第 i 种分组类型。整个分组的持续时间 i 记为 L, h， l， d，只有在持续时间 h， l内发射机处于 i i i i i i 干扰网 2 的收发时隙 干扰网 1 的收发时隙 动状态。为了建立网络模型，有必要做以下假设: (1)系统存在 n 个微微网，每个微微网跳频序列彼此 图 3 采用自适应跳频的异步网络分组立。 (2)所有微微网都采用某一种 ACL 分组进行双向数据 dh， lh， l， d1 , 1 1 ,i 1 i i i i i P[ A] , dx ， dx ， dx , , ，， ，送，并且一旦分组发生“碰撞”将无法正确接收。 0dh ， lii i h ， l ， d q q q , , i i i (3)每个微微网都是满负荷的，即除了保护间隔 d以 i 2 h ，l 1i i , , : 总有数据在发送和接收。 h， l， d q i i i (4)除了微微网之间的相互干扰外，系统没有其他干 同理源。分析针对某个微微网进行，其他的 n 1 个微微网被视 hh， l， d1 , ， l2h11 , i 1 i i i 强干扰源，称为干扰网。 i i , P[ B ] , dx ， dx , , , ，， d0i h ， l ， d q q h ， l ， d q , , i i i i i i 则n 1 ,,1 1 ， l)2 h， l2( h 干扰网下分组发送成功率i i i i , ) P , (1 , )(1 。 n 1 ,,h， l， d q h， l， d q 定义在任一干扰网下发送某一参考分组成功的概率为 ,i i i i i i , 。分组重传由两件事造成:A:发送分组错误;B:返回分 (2) 采用自适应跳频的异步网络。在自适应跳频时，主的分组头错误，即接收确认信息不能被发方正确接收。一 设备发和收时隙的信道是不跳变的，可采用(1)中同样的分 析方法，直接求出 P。 数据分组成功传送的概率为 1 dl hh， ， ， 2( h， ， d ld) ,,i i 1 i 1 i 2 i i i i 1 P, P[ A]P[B] , (1 P[ A])(1 P[B]) ， 1 P , dx ，dx ，dx , 1 ,，，，0 h ， l ， d ， h d i i i i i2(h ， l ， d ) q qq i i i ,, 中 和 分别表示 A 和 B 事件发生的概率。 A 和 B P[ A] P[B] ， 3l， 2d4h1i i i 别代表 A 和 B 的补。当存在 n 1 个干扰网时，由于干扰 , , : 2(h ， l ， d ) q i i i 之间相互独立，则分组发送成功的概率为 则n 1 n 1 n 1P , P , (1 P[ A])(1 P[B])。,, n 1 1 ,, 1 4 h ， 3l ， 2 d i i i 。P, 1 , ,n 1 2( h ， l ， d ) q 蓝牙自适应跳频和基本跳频的区别不仅是在可用信道上，, i i i , 本跳频在主设备的发和收时隙信道是跳变的，而自适应跳频 ,当参考分组采用 DH1 分组时，有 h , 150 ， l , 216 ， 1 1 是不变的，因此其分组发送成功的概率是不同的。另外，当 d , 259 ，可得到 DH1 分组的传送成功率，图 4 给出当 q =79 1 个网络的收发时隙同步时和异步时情况也是不同的。由于蓝 时的传送成功率情况。 采用的是异步网络，这里只对异步网络进行分析。 微网分组数采用基本跳频的异步网络分组重叠情况如图 2 所示。采 传自适应跳频的异步网络分组如图 3 所示。 输 参考 成 功h i ld ii率 h l d h l d i i i i i i 图 4 DH1 分组传输成功的概率 从图 4 中可以看出随网克网数量增加，分组传送成功率 干 扰 干 扰 呈平方律下降。为了证实该模型的准确性，笔者通过算法得 图 2 采用基本跳频的异步网络分组重叠情况到同频碰撞的统计结果，并且还找了六组设备，进行了实际 (1)采用基本跳频的异步网络。当网络时隙同步时， 的测试。 考分组仅可能被一个分组干扰。因此， 。 P[ A] , P[B] , 1/ q 3 基于蓝牙跳频序列生成算法的同频碰撞统但是，异步网络情况比较复杂，这是一个分组在时间上 可能和两个分组重叠，如图 4 所示，那么此分组“碰撞” 计结果和实测结果对比与分析概率变成了 。设参考分组和干扰分组 1 的起始间隔为 2 / q 根据蓝牙跳频序列的生成原理，用程序模拟跳频算法， 生成跳频序列，统计序列中的频点，如果相同则认为发生同 ，则 服从[0， h， l， d]之间的均匀分布。因此得x i i i 15 10 5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 微网分组数 图 5 16 组设备的仿真数据 上的分析模拟，当微网数量增加时，频点碰撞概 ，在 ACL 链路下，势必增加资包的重传次数，结 链路的传输速率降低。笔者对 1 到 6 个微网的 A 分别进行了测试，结果如图 6，基本与上面的分 上的理论分析与仿真统计结果可以看出，当微微16 时，其频点碰撞概率大于 16%，对数据传输造 96 94 92 90 88 速率(KB) 86 84 82 1 2 3 4 5 6 微网分组数 图 6 实际测试结果 59 页)