多个蓝牙微微网之间同频干扰问题的研究

蓝牙作为一种低功耗、低成本的短距离无线通信技术已被广泛地应用于生产生活的多个方面。蓝牙采用跳频技术,在微微网非常密集的区域会出现两个或两个以上的微微网同时使用相同频点的情况,此时它们所传输的数据很有可能发生同频干扰,从而降低了蓝牙网络的吞吐量,影响蓝牙网络的性能。因此,随着蓝牙技术的推广以及蓝牙产品的普及,多个蓝牙微微网之间的同频干扰成了亟待解决的问题。 多个蓝牙微微网间同频干扰原始分析方法在同频就会产生干扰的前提下,以微微网之间的同频概率代替微微网的分组错误率,并且原始分析方法未考虑返回分组。本文针对多个蓝牙微微网间同频干扰原始分析方法存在的不足,提出了基于返回分组与同频概率的同频干扰分析方法。该方法根据蓝牙协议以同频不一定会干扰为前提,通过微微网之间的同频概率对微微网的分组错误率和吞吐量进行分析。为了使该方法的分析更加接近真实情况,在分析同频概率的过程中综合考虑了返回分组是否成功发送、网络的通信量、ACL数据分组的跳频保护间隔、三种时隙分组共存等多种情况。由仿真结果可知,原始分析方法得出的分组错误率与本文提出的分析方法得出的分组错误率存在很大差异,原始分析方法更加理想化,而本文提出的分析方法更加真实地反映了蓝牙微微网受同频干扰影响的程度。 为了反映出蓝牙微微网是否受到同频干扰以及受到同频干扰的范围,本文对微微网的载干比进行了分析与仿真,仿真结果表明多个蓝牙微微网之间的同频干扰问题非常严重。当共存微微网数量N=2时,主从设备之间的距离要小于6m才能避免微微网之间的干扰；N=6时,主从设备之间的距离减小到4.8m以下才能避免微微网之间的干扰。并且,随着网络数量的增加,主从设备之间的距离需随之减小才能避免微微网之间的干扰,这将严重影响蓝牙设备的实际应用,同时也说明多个蓝牙微微网之间的同频干扰问题不容忽视。 结合上述对多个蓝牙微微网之间同频干扰的分析,本文提出了基于信道转换与MSK调制的同频干扰抑制方法。蓝牙微微网的主设备向从设备发送数据后,如果主设备接收到从设备发来的NAK返回分组或者未接收到任何返回分组,主设备就要对前一时隙发送的分组进行重传。基于信道转换与MSK调制的同频干扰抑制方法在主设备重传时将其使用的信道进行转换,即使用跳频序列中的下一跳频点进行重传,并且采用MSK调制方式代替GFSK调制方式。对采用该干扰抑制方法前后蓝牙微微网的同频概率及网络性能分别进行对比仿真,由仿真结果可知,该干扰抑制方法有效地减小了微微网之间的同频概率、降低了分组错误率、提高了微微网的吞吐量,尤其当网络数量N在14-57范围内时,微微网吞吐量最大可增加260kbps。并且,为了避免微微网之间的干扰,主从设备之间的最大距离比未采用干扰抑制方法时有所增加,当N=2或3时,主从设备之间的距离不论为10m内的何值均不会与其他微微网产生同频干扰；当3<N<9时,主从设备之间的最大距离均大于6m。综上可知,基于信道转换与MSK调制的同频干扰抑制方法可以在很大程度上抑制蓝牙微微网之间的同频干扰。 综上,本文对多个蓝牙微微网共存时的同频干扰问题进行了研究。针对多个蓝牙微微网间同频干扰原始分析方法存在的不足,提出了基于返回分组与同频概率的同频干扰分析方法,并且通过对网络性能参数及载干比的仿真证明了微微网之间的同频干扰问题不容忽视；为了抑制微微网之间的同频干扰,提出了基于信道转换与MSK调制的同频干扰抑制方法,有效地降低了微微网之间的同频概率,提高了网络性能。