蓝牙规范-第六章节:低功耗控制器 Part A 物理层规范

1 概述

低功耗蓝牙(LE)设备运行于不受限制的2.4 GHz ISM频段,使用跳频的收发机来对抗信号干扰和衰减。

目前有2种调制方案。其中强制性的调制方案(1 Msym/s 调制方式)使用形状,二进制调频来使收发器的复杂性降到最小,其符号率是 1 Msym/s。另一种可选的调制方式(2 Msym/s 调制方式)是类似的,但是使用2 Msym/s的符号率。

1 Msym/s的调制支持2种物理层phys:

  • LE 1M,使用1Mb/s的未编码数据;
  • LE Coded,使用编码为125kb /s的访问地址、编码指示器和TERM1,有效载荷编码为125kb /s或500kb /s。

设备一定要支持 LE 1M PHY,LE Coded PHY为选择性支持。

2 Msym/s的调制只支持一种PHY:

  • LE 2M,使用2Mb/s的未编码数据

所有的PHYs都使用时分双工的方案,本规范定义了对低功耗蓝牙无线电的要求。

定义要求是出于以下两个原因:

  • 提供系统间的Radio的兼容性
  • 定义系统的质量

一个LE radio 需要有一个发射机或接收机或者同时拥有发射机和接收机。

LE radio 应满足设备制造商声明的操作条件的规定要求(参考章节 A.1)

本规范基于欧洲,日本,北美,台湾,韩国,中国的规章制度之上创建,以下的规范文件仅供参考,可随时进行更改或修订。

2 频段和信道

LE 系统工作于2400-2483.5 Mhz的 2.4 GHz ISM频段,使用40个RF信道,RF信道的中心频率为:
2402 + k * 2 MHz, 其中 k = 0, …, 39
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3 发射机特点

本节中所述的要求是作为LE设备的天线连接器的功率水平给出的,如果该设备没有连接器,则假设参考天线具有0 dBi增益。

由于很难进行精确的辐射测量,带有集成天线的系统应该在LE PHY质量测试期间提供一个临时的天线连接器。

对于发射机来说,最大的发射功率等级需要在表3.1的限制之内。
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设备不得超过对该设备拟出售或拟运行所在地区有管辖权的管理机构所规定的最大允许发射功率水平,开发者应知道,在同一套规定下所允许的最大发射功率水平可能对所有调制模式来讲并不相同。

在短距离的情况下使用高传输功率可能会导致远程设备上的接收器饱和从而导致导致链接失败,LE Power Control Request功能可用于根据接收器的信号水平调整所连接的远程设备的发射功率水平,当在长连接间隔的链路上使用LE Power Control Request特性时,设备应该使用来自最近连接事件的可靠的RSSI测量值来决定是否发送Power Control Request,当设备能够使用LE power Control Request功能来调整其发射功率时,radio硬件所支持的任何两个相邻发射功率之间的差不能大于8 dB,当本地或远程设备都不支持LE Power Control Reques特性时,在这种情况下,开发者在试图建立、重新建立或维持连接时,应避免使用高输出功率,或采用在两个或多个传输功率等级之间切换的机制。

设备的输出功率控制应可以在本地改变,例如,优化功耗或减少对其他设备的干扰。

蓝牙设备可以根据LE PHY支持的最高输出功率分为不同的power类别,如表3.2所示:
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3.1 调制特点

调制方式为带宽比特周期积BT=0.5的高斯频移键控(GFSK),调制系数应在0.45到0.55之间,二进制的1需要用正频率偏差来表示,二进制的0需要用负频率偏差来表示。
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对于每次传输,最小的频率偏差为:
Fmin = min { |Fmin+ | , Fmin- }

对应于1010序列的频率偏差应不小于对应于00001111序列的发射频率偏差的±80%。

当以每秒1M符号率(Msym/s)传输时,最小频率偏差不得小于185khz,当以2M符号率传输时,最小频率偏差不得小于370khz,符号时序精度应优±50ppm。

零交叉误差是理想符号周期与测量的交叉时间之间的时间差,这应小于符号周期的±1/8。

要求中一些符号和术语的定义见图3.1。

3.1.1 稳定的调制系数

具有稳定调制系数的发射机的LE设备可以通过特征支持机制将这一特性告知接收端的LE设备(见Vol 6 Part B, Section 4.6),这些发射机的调制系数应在0.495至0.505之间,只有当设备的稳定调制系数适用于设备所支持的所有LE发射器的 PHYs时,设备才可以声明其具有稳定的调制系数。

不具有稳定调制系数的发射机称为具有标准调制系数。

3.2 杂散辐射

未完待续