藍牙網(wǎng)絡的結(jié)構(gòu)
微微網(wǎng)是實現(xiàn)藍牙無線通信的最基本方式。每個微微網(wǎng)只有一個主設(shè)備，一個主設(shè)備最多可以同時與七個從設(shè)備同時進行通信，多個藍牙設(shè)備組成微微網(wǎng)如圖1所示。
散射網(wǎng)是多個微微網(wǎng)相互連接所形成的比微微網(wǎng)覆蓋范圍更大的藍牙網(wǎng)絡，其特點是不同的微微網(wǎng)之間有互聯(lián)的藍牙設(shè)備，如圖2所示。

雖然每個微微網(wǎng)只有一個主設(shè)備，但從設(shè)備可以基于時分復用機制加入不同的微微網(wǎng)，而且一個微微網(wǎng)的主設(shè)備可以成為另外一個微微網(wǎng)的從設(shè)備。每個微微網(wǎng)都有其獨立的跳頻序列，它們之間并不跳頻同步，由此避免了同頻干擾。

藍牙物理層鏈路
藍牙技術(shù)規(guī)范規(guī)定在主設(shè)備和從設(shè)備之間，可以建立兩種不同類型鏈路：同步鏈路(Synchronous Connection-Orientation，SCO)和異步鏈路(Asynchronous
Connection-Less，ACL)。
SCO鏈路是主設(shè)備與從設(shè)備之間點對點鏈路，主設(shè)備通過使用規(guī)則間隔的保留時隙運行SCO鏈路，其傳輸速率為64 kb/s，用于支持話音通訊。每個主設(shè)備最多同時支持三路SCO鏈路。
ACL鏈路是指在非SCO保留時隙，主設(shè)備以時隙為單位與從設(shè)備進行數(shù)據(jù)分組交換。主設(shè)備與一個從設(shè)備之間只能存在一條ACL鏈路，每個主設(shè)備最多同時支持七個從設(shè)備。對于多數(shù)ACL分組，采用分組重傳保障數(shù)據(jù)完整性和正確性。ACL鏈路建立后，主設(shè)備和從設(shè)備以時分復用方式，交替?zhèn)鬏敺纸M。主設(shè)備僅在偶數(shù)時隙開始傳輸分組，從設(shè)備僅在奇數(shù)時隙開始傳輸分組。由主設(shè)備或從設(shè)備分組傳輸可選1個時隙、3個時隙、5個時隙的傳輸方式。

藍牙ACL分組傳輸

藍牙ACL分組數(shù)據(jù)包分為中數(shù)據(jù)速率類型(Data Medium，DM)和高數(shù)據(jù)速率類型(Data High，DH)。DH包使用較少的錯誤糾正來獲得較高的數(shù)據(jù)傳輸率。

在一個單時隙包內(nèi)，需要傳送72 b微微網(wǎng)訪問碼以及54 b數(shù)據(jù)包報頭，以及包與包之間需要一個220 μs的防護頻帶，因此，在實際傳輸?shù)臒o線接口上所獲得的數(shù)據(jù)傳輸率遠小于最大的原始數(shù)據(jù)傳輸率1 Mb/s[5]。
在不同的時隙傳輸方式(DH1、DH2、DH3)中，藍牙數(shù)據(jù)包的有效載荷比例如表1所示[5]。
表1 數(shù)據(jù)包有效載荷比
每數(shù)據(jù)包時隙數(shù)
1個時隙
3個時隙
5個時隙
有效載荷比例
1/3
7/9
13/15
由此可見，盡可能采用大時隙方式進行數(shù)據(jù)傳輸，可以通過較高的有效載荷，達到提高藍牙網(wǎng)整體通訊性能的效果。
2 基于BER模式的數(shù)據(jù)傳輸算法
在藍牙應用的數(shù)據(jù)傳輸中采用比特誤碼率(Bit Error Rate ，BER)進行描述傳輸?shù)馁|(zhì)量，BER值越大表示通訊過程中誤碼率越高。當前藍牙應用中采用的數(shù)據(jù)傳輸算法，為簡化藍牙網(wǎng)的連接管理，未考慮具體通訊鏈路中BER的變化，在整個傳輸過程中均采用單一鏈路幀方式，導致傳輸效率不高。
在實際通訊過程中由于周邊環(huán)境的噪聲影響，使得采用單一時隙模式進行數(shù)據(jù)通訊得到的效果并非最優(yōu)。若采用BER參數(shù)描述當外界環(huán)境變化，并根據(jù)BER參數(shù)動態(tài)選用不同類型的數(shù)據(jù)包，可改善在環(huán)境變化劇烈時造成數(shù)據(jù)傳輸大幅下降的情況。
在藍牙協(xié)議中[5]，通過調(diào)用Get_Link_ Quality 函數(shù)可以獲取當前鏈路通訊質(zhì)量信息，其值范圍在0～255之間，值越大表示信道質(zhì)量越好，并允許自定義衡量鏈路質(zhì)量的標準將它映射到0～255之間的數(shù)值上。
基于文獻[6]的CSR芯片數(shù)據(jù)模擬結(jié)果，可以將BER模式劃分成為四個區(qū)分段，在進行數(shù)據(jù)傳輸過程中，通過對鏈路通訊質(zhì)量的實時偵測，根據(jù)累計一段時間內(nèi)的鏈路通訊質(zhì)量狀況選用較好的幀模式進行數(shù)據(jù)傳輸。
根據(jù)上述分析，為改善藍牙網(wǎng)絡的數(shù)傳效率，本文所提出的一種基于BER模式的自適應數(shù)傳算法描述如下：
(1) 采用Get_Link_Quality( )函數(shù)獲取BER當前狀態(tài)值。
(2) 統(tǒng)計該段時間內(nèi)的平均BER狀況。

(3) 進行統(tǒng)計結(jié)果的分析，并調(diào)整傳輸方式：
若BER < 0.000 152 9，則選用DH5方式進行數(shù)據(jù)傳輸；
若0.000 152 9 ≤ BER < 0.006 079 5，則選用DH3方式進行數(shù)據(jù)傳輸；
若0.006 079 5 ≤ BER < 0.015 781 3，則選用DH1方式進行數(shù)據(jù)傳輸；
若0.015 781 3 ≤ BER，則選用DM1方式進行數(shù)據(jù)傳輸。
(4) 返回(1)，繼續(xù)下一次計時統(tǒng)計與調(diào)整傳輸模式。
在算法中當出現(xiàn)最糟糕情況時，則采用DM1方式帶FEC糾錯的最短時隙數(shù)據(jù)包進行數(shù)據(jù)傳輸，其余采用高速無FEC糾錯的DH1、DH3、DH5方式進行數(shù)據(jù)傳輸。