如何解决WLAN与蓝牙设备共存时覆盖范围的挑战

完整的解决方案

由于在WLAN站点和蓝牙设备之间有两种类型的链路，一个完整的解决方案要对每种链路采用略微不同的手段。我们先看看前面提到的SCO链路，然后再观察异步无连接(ACL)链路的情况。

在WLAN站点用于控制AP数据传输的方法中，有一种是在系统省电模式下。这种模式是为了延长便携产品的电池使用寿命而创建。换句话说，它可以使站点进入睡眠模式，不用连续监控和响应来自AP的信号。通过使用控制这种省电模式的信令，WLAN站点可以减少与共存蓝牙设备发生干扰的可能性。

在正常运行时，AP约每100ms向WLAN站点发送一个信标(beacon)，告知WLAN站点：AP中是否有等待提交的数据。信标之间的间隔时间是可变的，通常可在AP中编程设定。正常情况下，当WLAN站点收到一个有待发送数据的信息时，它会要求AP发送数据。显然，如果WLAN站点首先监听到蓝牙设备的活动，它就可以告知AP每当蓝牙功能被激活，WLAN站点就处于睡眠模式。

一旦WLAN站进入省电模式，AP就停止发送帧，直到收到WLAN站点的发送请求。WLAN站点向AP发送一个轮询帧(poll frame)，开始请求数据。通过从策略上确定轮询帧的时序，WLAN站点就可以增加AP的响应落在蓝牙等待周期内的概率。

如图1所示，这一过程从WLAN站点接收到一个来自AP的信标开始，该信标表示AP上有一个信息正在等待。然后WLAN站通过一个SCO链路监听下一个蓝牙传输。一旦交换开始，WLAN站点就知道它有1.25ms的时间来接收蓝牙信息，紧接着有2.5ms间隔来接收AP发送的信息。

图1：蓝牙和WLAN AP与WLAN站点共享一个3.75ms的窗口。

不过，在两次蓝牙传输间隔增加AP传输正确匹配的概率还不足以为扩展WLAN覆盖范围创建可靠的机制。例如，AP会根据最新的传输记录选择数据速率，这一速率使得数据帧不可能落在所分配的2.5ms间隔内。

任何真实世界环境下都存在着很多干扰的机会。一旦出现这种情况，AP将启动速率适配程序，使AP与WLAN站点之间建立链路和传输数据的可能性更低。

最显而易见的替代方案是调整AP的数据速率。在很多AP中，这可以通过使WLAN站点与AP短暂断开、然后再快速连接的方式来实现。通常情况下AP会再次从一个高数据速率开始传输，并且可以重复蓝牙与WLAN数据包之间的交错过程。

另一种可能的方法是让WLAN站点忽略通常蓝牙设备在与WLAN站点连接时享有的优先权。蓝牙设备与WLAN站点之间的优先连接能将蓝牙传输提前告知WLAN站点。这种优先权可以被忽略，但会导致蓝牙帧被破坏，这通常是以蓝牙语音质量下降为代价的。

异步无连接(ACL)链路

以上讨论都是关于蓝牙与WLAN站点之间建立了一个SCO链路的情况。但当蓝牙使用A2DP profile时(例如用立体声耳机听音乐时)，它建立的是一个异步无连接(ACL)链路。这时情况并不是很复杂，因为ACL链路没有与SCO链路一样严格的帧结构。

实际上，蓝牙连接可以由WLAN站点控制，在蓝牙传输之间可以安排更长的时隙。有一种排序机制可以使传输介质在蓝牙和WLAN之间来回交替。但这样做必须十分小心，因为蓝牙应用必须维持均衡的数据流吞吐量和低延迟特性，以保证立体声耳机正常工作。

可通过编写带宽分配算法来管理蓝牙和WLAN之间的可用带宽。相关参数在主控接口(Host Control Interface)级被编入了蓝牙芯片中。

恩智浦半导体公司开发的专有软件实现了本文中所描述的方案和步骤。该软件必须同时运行在蓝牙和WLAN站点芯片上，具体而言即恩智浦的BGB210S蓝牙芯片和BGW211 802.11b/gWLAN芯片。

图2：图中用不同颜色来表示采用了竞争方案的两种手机的传输距离，以及采用恩智浦BGB210S蓝牙芯片和BGW211 802.11b/g WLAN芯片时的传输距离。

本文小结

将恩智浦的芯片用于兼有蓝牙和WLAN的配置中，可以显著提高系统的灵敏性，并扩展WLAN系统的覆盖距离。

图2所示为使用三种不同的共存解决方案时，WLAN覆盖范围的差异。图中用不同颜色来表示采用了竞争方案的两种手机的传输距离，以及采用恩智浦BGB210S蓝牙芯片和BGW211 802.11b/g WLAN芯片时的传输距离。图3给出了BGB210S蓝牙芯片的功能框图。恩智浦芯片采用本文所述技术进行了功能增强，以减轻由AP产生的数据速率下降效应。

图3：BGB210S蓝牙芯片支持与WLAN系统的共存。

本文由NXP公司供稿