消除蓝牙与WLAN系统共存干扰技术的研究与分析

消除蓝牙与WLAN系统共存干扰技术的研究与 消除蓝牙与 系统共存 "#$! 干扰技术的研究与分析 % !彭菊红 胡丽莉 %湖北大学物理学与电子技术学院武汉 !"-2""B!# !!上海交通大学电子信息与电气学院"上海 !"""2"$ +CDE7F%=A@GHIJ?@GK%B2$>?D 摘 要 蓝牙和 系统共享 $ * 频率如何避免两者之间的干扰是无线通信技术面临的重要挑战& 该文研究 &()!-/0"’. 分析了消除蓝牙和 系统共存间干扰的算法蓝牙干扰避免时序算法和速率缩放算法得到了蓝 通过仿真 %*$& &()1(/"’’ 牙和 系统共存的 345 性能& 仿真结果表明这两种技术提高了蓝牙和 系统共存的 345 性能并且对消除共 &’()&’()"存系统间干扰也有明显效果& 关键词 蓝牙 &’() 干扰 蓝牙干扰避免时序 速率缩放 文章编号 %""C22%C""#$C"%#"C"2 文献标识码 中图分类号 3L%# !,!!!!() %&&*+ .0 12 0405405 4+& 64&2&&*& 0 07& ’()(,- #,(/’’3(,,)),,( 3- 8.9&4114+ (,- !"#$ :,;0)1,<&,4 ? A=&,5 >9+1,5@9 " 0.0 %#>J??F ?M 5JN7> E@O +FA >8P?@>7 3A>J@?F?GNQ6A7 R@S7AP78NJE@ 2B& /::"I:"&I-""!!#/>J??F ?M +FA>8P?@>7: E@O +FA >8P> 7 +@G7@AAP7G@"/JE@GJE7 T7E?8?@G R@S7AP:78N"/JE@GJE7 !"""2"& BC’4)(*4’ 3JAPA 7: E D EH?P >JEFFA@GA M?P 8JA U7APFA:: >?DDI@>7E87?@ 8A>J@?F?GN OIA 8? :JEP7G@ 8JA !$-.QV */0 6E@O U78J 1FIA8??8J E@O &’ () :N:8AD#*@ 8J7: =E=AP"78 7: M?>I:AO ?@ 7@SA:87GE87G@ E@O E@E FNV7@G 8JA 8A>J@7IWA: 8? 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"*0 1 2 ,/得其比特误码率的巴克码比 的互补编码键控的性能好所以很 **0 1 2 &<<$" /!!="多 的应用中都采用速率缩放技术来提高其性能本文 % ’.’, 所研究的 标准中的速率缩放算法使用了带有滞 8;;; >"!$** "这样可以避免不必要的振动’后边缘的两级门限算法 具体算法如下( 图 * 蓝牙系统的丢包率曲线 1 干扰级别为 1 低 ?@ 789"789 +AB2CDA3)?EF 4G**0 1 2& )I/H3A+ ?@ 78781 1 9J9干扰级别为高+AB2CDA3’HK 4)GI*0 1 2& /+H3A 通常"789 是以接收信号能量指示%9778$为基础的’ 本文 假设 9778 低时"干扰等级将会增大" 所需要的信号减弱" 因此 接收端必须转换成 0?L 1 2 根据每个接收端的 *模式9性 /’:; 将 789789分别设置成为 =3 和 3 另外在 *0? L1 "":!:’"/能?EFHK )’ 2 ’%. 接收端使用了一个自适应的滤波器"这样可以估计和, 消除蓝牙系统的干扰 ’ M 仿真结果与分析 % 系统的主要参数设置如表 仿真中"蓝牙和* 所示’.’,! 蓝牙系统的 N&4延时曲 线 图 表 * 蓝牙和 ’%. 系统参数设置表 , 时从 MM+2!!I"+"干扰最大$到 #+2!!I*"+"无干扰$’ 而采用 蓝牙系统参数参数值 8%7 算法时"N&4 延时基本维持在 #+2 :’%&’ 基带分组类型 ()# 分组 图 *)! 的 结 果 表 明 ( 在 蓝 牙 与 ’%. 共 存 系 统 中 " 仅 ,发送功率 *+ ,主设备坐标 ,’%. 系统采用速率缩放技术并没有改善干扰的影响"反而给 "#!"$#+" 从设备坐标 $蓝牙系统带来更大的丢包率同时也增加了 N&4延时 然而 !""’"$#+ -"" 参数值 ’%. 系统参数 ,在蓝牙系统中采用 :8%7 算法时"效果很明显’蓝牙系统的丢包 %$**0 1 2 无速率缩放 / 数据率率大大降低"N&4 延时也很小’ 这充分体现了 :8%7 算法在蓝牙 发送功率 #+ !, 系统中抗干扰的优越性’基站坐标 "$!"*#+ M$ % 系统的仿真结果与分析 !’.,服务器坐标 !"$33*+ """!!4’&4 帧头 5 比特 *!仿真中蓝牙系统应用 ON4协议 ",’%. 系统应用 )NN4 协 分组帧头 比特!!6 议 分析 % 系统的 N&4性 能"其丢包率和 N&4延时的 曲 ’,’. 线分别如图 M)6 所示’ 本 文 主 要 对 消 除 蓝 牙 和 % 共 存 系 统 间 干 扰 技 术 的 ,’. M的 仿真结果可看出( 当 ,’%. 服务器的 " 坐标在 从图 N&4 性 能进行了仿真 以 NN4)ON4 协议为研究重点" 测试 ’) N&4的丢 包率和平均延时! 单位为 2$ 性能 ’ 丢包率是在 /%& # 米以外"其丢包率都趋于 "P’ 此外"采用速率缩放算法比不 层测量"即当发生干扰时"包丢失的个数与全部包的数量的比 用任何算法的丢包率低接近 Q个百分 点& 采用 :8%7 算法则可 平均延时是在 N&4 层测量表明通过 N&4 层传送一个数 ’""值降低 *" 个百分点&二者同时使用"丢包率一直保持在 *P以下’ ’ 本文通过无算法)速率 据包到目的地并成功接收所需的时间从图 6 的仿真结果可看出 速率缩放算法的 N&4延时 基 (8%7 以及同时采用速率缩放和 8%7 四种算法进行了比 )::缩放 本上在 6+2 左右&但当 % 服务器的 坐标在 6+ 之外"速 ,’." "得到了 N&4的性能仿真结 果’ 较 率缩放算法的 N&4 延时却比不采用任何算法的延时要高’ M$* 蓝牙系统的仿真结果与分析 仿真中蓝牙系统应用 NN4 协议% 系统应用 ON4协 图 M6 的结果表明在蓝牙与 % 共存系统中尽管速 )"’.)(’.",, 主要分析蓝牙系统的 N&4 性能"其丢包率和 N&4 延时的曲 ’议率缩放技术使得 % 系统的 N&4性能的丢包率降低 了" 可 ,’.线分别如图 所示 *)! ’是同时也增加了 N&4的延时 同时采用速率缩放和 8%7 算法 ’:从图 * 的仿真结果可看出(在蓝牙系统中"采用速率缩放 需要在丢包率和 N&4延时之间进行折中 ’& 而采用 8%7 算法使得 :算法比不采用任何算法的丢包率要高 几乎接近于 "P & 同时采用速率缩放和 8%7 ":丢包率大大降低 技术的丢包率趋于 "P’ 6 从图 ! 的仿真结果可看出( 采用速率缩放技术的 N&4延 本 文 研 究 了 在 蓝 牙 和 % 系 统 共 存 环 境 中 的 N&4 性 ’., 能 " 并 应 用 ON4和 )NN4 两 种 协 议 ’ 并 分 析 了 消 除 蓝 牙 和 ,’%. 系统共存间干扰的技术(:8%7 算法和速率缩放算法’ 仿 计算机工程与应用 #$ #$% !""!! 图 3 U7;b 系统的 H64 延时曲线 图 L U7b 系统的丢包率曲线 ; # + (CC(( $ RC R R2 O 2(CK8 8(CC Y2 !6./.[ 6I.,/.,I.6,:,-,,-I./))))真结 果 表 明 $在 蓝 牙 系 统 中 使 用 ><;’ 算 法 可 以 改 善 蓝 牙 与 (8K,/Y,/,8-, )(K(W.K.K(28 1,K5,,8 +9,K22KI 7 的共存环境的 H4 性能$丢包率降为 # 另一方面$与 Ub6"c; 在 U7;b 中使用速率缩放算法的效果相比不是特别明显# 尽 6"O<8&+9,K22KI U7b 中丢包率下降$但导致了蓝牙系统的 H64 性能的下降# ;4.-J,K ’-I,D9+(8W(6"O<8&?7E>T6E0 !""G$<;’$同时在 U7;b 系统中采用速率缩放$对消除蓝牙和 . >+9,K22KI ,8](/28),8K(6)O<8&U6b6!"""$+9K22K DK( K8(d9C K2 (K(WK (8K/),,..,I..*],,-I,).,,\ Y,/,8-,(6)O<8&?7E>T6E0*"L$+9,K22K .8D +9, ?,8, @ 7 中的软件和 A3$ 但是 !62*9K,/ VCK, (9+.K(28 &H, (E **/2.-!N"#2I/,/ $022K.Z T+82Z.IV $;I),D ?I,(KI ,K .+O0.)12 $$; 能的 ’.8D E’$ 从而构建了 ’.8DF4’()# 与上述模拟器相比$ [9+ +’VCK,) ’()9+.K2/ Y2/ KI, 425,/46 ;/-I(K,-K9/,!N"#;60 ’< 62)*.K(1(+(KV# 细的统计功能和有效的调试手段# 通过实现符合 7(89 >< 的 :;IKK*& _ 55 _ 5O+ V89:52/JCO-2) _ */ 2D9-KC _ 程序加载器$ 并利用远程系统调用机制 提 供 7(89 系 统 调 用 :GG#N28.KI.8 ;**.]22$0./- ;9C+.8D,/$M.](D TD,+C2I8 ,K .+4#/2](D(8W 4<$.8DF4( 构建了二进制兼容的 7(89: 应用程序环境# 实 ;’’). 7(89: ;4< 28 KI, C-.+.1+, A3! A,/8,+!N"#4/2-,,D(8WC 2Y [/,,8(:$ 验表明$该模拟平台支持计算机体系结构多方面的研究$ 具有 !""L&L!LQLL& 良好的 7(89: 应用兼容性$同时证明了远程系统调用机制是一 G # 7(89 62K(1(+(KV 28 >M Y2/ K 446 4+K2Y/ # KK & _ 55 5_ O !:)*.’I,.)I*种在简单系统上支持复杂应用的有效手段# 28+.)*O-2) _ *91 _ . _ 28 +.)* _ !" "G _ " # _ G" _ +(89 :a1CDOIK)+ 我们已经把 ’.8DF4’() 对外发布为开放源码软件供研究 GL # 4,K,/ ’ 0.W89CC28 $ 0.W89C 6I/(CK,8CC28 $ N,C*,/ TCJ(+C28 ,K .+ # !G#"使用# 该模拟平台虽然已经能较好地实现模拟$但是还有一 ’()(-C &; [9+ + ’VCK,) ’()9+.K(28 4+.K2Y/)!N"#