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如何降低蓝牙装置的功耗

2013-04-01 14:59
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  功耗是决定可携式装置发展成败的关键因素。由于这类装置的趋势朝向功能汇整的方向演进,最明显的迹象就是百万像素数字相机整合至照相手机中,新型的多功能装置必须持续迎合消费者的需求,尤其是在功耗方面。

  虽然蓝牙本身就已是低功耗技术,但为了进一步延长电池续航力,蓝牙技术联盟(Bluetooth SIG)仍持续整合许多新方法,以降低新版本蓝牙规格的功耗。在2004年11月,Bluetooth SIG修订了 2.0+ Enhanced Data Rate (EDR)规格,结合一种革命性的技术,创造出更有效率的无线连结一与资料封包传送机制。

   蓝牙规格

  Bluetooth SIG降低蓝牙装置功耗最重要的方法,就是发展出EDR Bluetooth。蓝牙无线电元件消耗的电力,取决于运作时间的长短。 v2.0+EDR 蓝牙规格让资料传输速度达到传统蓝牙的3倍(3Mbps 比 1Mbps),这代表无线电波的运作时间减少到三分之一,因此消耗的电量也减少至三分之一。

  提高的资料传输率归功于彻底改变资料封包的传输方式。

  标准传输率(1Mbps – 例如像 v1.2 以前的蓝牙版本 ) 封包中含有四个部份 :

  1. 存取码 (Access Code) – 接收装置利用这个存取码来辨识输入端的传输作业

  2. 封包表头 (Header) – 描述封包的种类与长度

  3. 封包内容 (Payload) – 实际传送的资料内容

  4. 跨封包的 Guard Band (Inter-packet Guard Band)–将无线电波转至下个频带

  所有三个传送部份都采用高斯频率偏移调变机制 (Gaussian Frequency Shift Keying, GFSK)来处理射频讯号: 载波频率偏移范围为正负160 kHz,来代表零或一,每个符元(symbol)编码出一个位元。符元传输率为 1 Msps (Mega Symbol Per Second)。存取码、表头、以及Guard Band保护频带等三个部份所需的资源,让最高负载资料率达到 723 kbps。

  Bluetooth EDR 封包仍对存取码与表头采用GFSK调变机制,但对Payload资料则使用以下二种其中之一不同的调变机制: 一种是强制性,提供2倍的资料传输率,能容许较高的噪音; 另一种是选择性调变机制,提供3倍的资料传输率。

  2倍资料传输率采用 π/4 Differential Quadrature Phase Shift 键移或 π/4-DQPSK技术。这种调变机制会改变载波的相位而不是频率。 “Quadrature” 代表每个符元有四个可能的相位,让每个符元中有两个资料位元能进行编码。符元率维持不变; 因此资料传输率提高两倍。

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