蓝牙低功耗编码物理层(LE Coded PHYs)
蓝牙 5.0 版本引入了蓝牙低功耗编码物理层(LE Coded PHYs),通过采用纠错技术(前向纠错,FEC)与模式映射,拓展了原 1M 物理层的通信距离。
值得注意的是,编码物理层在无需增加无线电发射功率的前提下,提升了蓝牙低功耗的通信距离;但代价是协议数据速率(即原始吞吐量)会降低 —— 这是因为编码物理层中的编码方案,增加了通信过程中所用的每比特符号数。
S=2 还是 S=8?该选哪种编码方案
理论上,相对于 1M 物理层:
采用 S=2 编码的编码物理层能让通信距离翻倍,但原始吞吐量会减半;
采用 S=8 编码的编码物理层能让通信距离增至四倍,但原始吞吐量会降至八分之一。
因此,特定应用对应的合适编码物理层,实际取决于对 “距离提升” 与 “吞吐量下降” 之间可接受的权衡。
现在你可能会问:应用能否根据自身需求,在广播过程中选择或切换编码方案?如今,答案很简单:可以!但在蓝牙 5.4 版本引入 ** 广播编码选择(ACS)** 之前,情况并非如此,至少操作并不简便。
广播编码选择(ACS)
ACS 功能引入了关键特性,可增强并简化编码物理层的使用:
新增了链路层支持与 HCI(主机控制器接口)命令更新,允许指定在主、次级广播信道上使用编码物理层(S=2、S=8)时采用的编码方案;
允许控制器上报与已接收广播对应的编码方案;
设置了特性位,便于控制器与主机确认双方是否支持 ACS。
第 1 点至关重要:它允许蓝牙主机通过向控制器发送 HCI 命令,选择或切换编码物理层的编码方案 —— 这在之前存在两个限制: (a)此前无法实现该操作; (b)编码物理层的运行曾受限于与应用镜像一同编程的控制器设置。
如今,主机可使用全新的 “LE 设置扩展广播参数” 命令,并为 “主广播物理层选项” 与 “次级广播物理层选项” 这两个参数设置数值,以此指定主、次级广播信道所需或偏好的编码方案。表 2 汇总了新的 ACS 相关参数及有效取值。
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AIROC CYW20829:行业领先的蓝牙低功耗通信距离
英飞凌的 AIROC™ CYW20829 蓝牙 ® 低功耗微控制器,是市场上首批具备全功能的蓝牙 5.4 版本设备之一。它支持广播编码选择(ACS)、编码物理层,以及蓝牙技术联盟(SIG)在 5.0 版本中推出的所有低功耗功能。此前博客中记录的通信距离测试结果,是通过以下方式实现的:
蓝牙低功耗编码物理层与 ACS
CYW20829 高性能、高链路预算的无线电
英飞凌 AIROC™蓝牙软件开发工具包 / 蓝牙开发工具包(SDK/BDK)
只要能获取两套 CYW20829 评估套件(型号:CYW20829M2EVK-02)与 ModusToolbox 软件,且具备嵌入式蓝牙开发的基础知识,就能轻松验证 “编码物理层与 ACS 如何协同工作,实现出色的长距离通信效果”。具体操作步骤我们会留到后续博客中介绍。😉
核心要点
蓝牙低功耗编码物理层拓展了蓝牙低功耗的通信距离,而 ACS 则相当于增加了 “控制旋钮”—— 能简化应用中广播编码方案的选择与管理流程,助力最大化蓝牙连接的优势。