无线通信

干扰是任何无线技术实现可靠数据通信的最大挑战之一。与有线数据通信技术不同的是，无线技术必须共享传输介质，多个设备可能会尝试在同一无线频谱、同一通用区域和在完全相同的时间内进行通信。当发生这种情况时，数据包之间会发生空中冲突（in-air collisions），这可能会使接收设备无法读取数据包，造成丢包。

这一挑战在全球ISM频段等非许可频段尤为严重。在此类频段中，一种通信技术需要适应来自使用相同通信技术的其他设备以及在同一频段内使用其他通信技术的设备所产生的潜在干扰。

例如蓝牙技术和Wi-Fi与使用IEEE 802.15.4标准的技术都在2.4 GHz ISM频段运行。因此，如果两个蓝牙设备之间传输的数据包，与另一个在范围内的其他蓝牙、Wi-Fi或802.15.4设备之间传输，且传输时间和频段完全相同的数据包发生冲突，数据包就有可能损坏或丢失。其他使用2.4 GHz频段的设备（包括灯光、微波炉、婴儿监视器和车库门开启器等）也会在环境中造成不必要的电磁噪声。

在本文中，我们将探讨蓝牙技术如何运用自适应跳频（Adaptive Frequency Hopping，AFH）和小而快的数据包克服潜在的干扰因素，进而实现可靠的无线数据通信。

<strong>小而快的数据包</strong>

蓝牙设备能够在最具挑战性的环境中实现高度可靠的通信。蓝牙技术每一层的设计都考虑了可靠性并采用了多种技术来降低干扰概率。

近日，蓝牙技术联盟（SIG）的开发者关系经理Martin Woolley发布了一篇技术专题文章：了解蓝牙技术的可靠性。在这篇深入探讨蓝牙可靠性的文章中，Woolley解释了蓝牙技术如何在无线电的基础上建立可靠的连接。

以下内容摘自此专题文章。

<strong>在无线的基础上创造可靠性</strong>

蓝牙设备的通信效果非常好，原因在于蓝牙通信系统所使用的无线电及其协议等设计的诸多方面。

蓝牙技术是一个模块化的系统，而且可以配置不止一种堆栈。

智能手机和可连接的外围设备包含一个低功耗蓝牙（Bluetooth LE）控制器，其主机组件支持通用接入配置文件（GAP）和通用属性配置文件（GATT）以及属性协议（ATT）和安全管理协议（SMP）等协议。图3a显示了这种堆栈配置。

5G时代，无线通信从人与人扩展到了“事物”之间，这一转变促使人们开发多样化的物联网解决方案，应对各种各样的行业和环境挑战。无线通信是影响物联网性能的关键因素，天线系统设计得到了越来越多的重视。

无线通信技术，本质上是利用无线传输介质实现终端之间的互联互通，这种无线介质可以是电磁波，也可以是光波。实际上根据量子力学的理论，光波也是一种电磁波，它们的区别是波长不同。

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有了传输介质，下一步的工作就是编码，也就是说怎样调制电磁波信号来表示我们要传输的信息。根据电磁波的特性，可以通过调制电磁波的幅度、频率、相位等来表示信息，也就是我们常见的调幅、调频、调相。

小到我们手中的移动网络，大到航天探索中的天地连线，都离不开微波无线通信。我们只要有一部手机，就能轻松享受到微波通信带来的便利，然而一旦发生「没信号」这种事情，你有没有抱怨过运营商「为啥就不能多搞些天线」？这种话还是放在心里面吧，否则如果身边有搞无线电基础设施的人，那你可就拉仇恨了——虽说「信号好不好」对运营商的重要性不言而喻，但提高微波无线通信的质量，远不只是轻描淡写地「搞几个天线」那么简单。

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无线通信基础设施能够「建起来」，那也只是万里长征第一步；要保证设施能够稳定可靠地运作，严格、仔细的测试和测量必不可少，而微波合成器就能够用来产生测试所需的信号；这种稳定频率的无线电信号也可以用于高速转换器的时钟。