BLE 协议之物理层

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一、概述

物理层（Physical Layer）是 BLE 协议栈最·底层，它规定了 BLE 通信的基础射频参数，包括信号频率、调制方案等。

BLE 工作频率是 2.4GHz，它使用 GFSK 频率调制，并使用跳频机制来解决频道拥挤问题。

BLE 5 的物理层有三种实现方案，分别是：

1. 1M Sym/s 的无编码物理层
2. 2M Sym/s 的无编码物理层
3. 1M Sym/s 的编码物理层

其中 1M Sym/s 的无编码物理层与 BLE v4 系列协议的物理层兼容，另外两种物理层则分别扩展了通信速率和通信距离。

二、Physical Channel

1、物理通道

任何一个通信系统，首先要确定的就是通信介质（物理通道，Physical Channel），BLE 也不例外。在 BLE 协议中，通信介质的定义是由 Physical Layer 负责。

大多数无线通信的频段需要申请授权才可以使用，不同地区开辟了少量免授权频段，只要产品满足当地无线电规范，即可免授权使用。下图展示了全球免授权的频段及其分布：

图中 2.4GHz 的频段很强势，覆盖了整个地图，是专为工业（Industrial）、科学（Scientific）和医学（Medical）三个机构使用，故称为 ISM 频段。全球范围都可以免授权使用 ISM 频段。

2.4GHz 频段信号有明显的优缺点，优点是免费、技术成熟，缺点是频段拥挤、信号传播特性差、遇水衰减。目前除了蓝牙信号外，WIFI、ZigBee、无线键盘、无线玩具甚至微波炉都工作在这个频段。由此，当一个空间内同时运行着多个无线设备时，BLE 就很容易受到干扰，由此提出了下面将提到的调频技术来抗干扰。

Physical Layer 是这样描述 BLE 的通信介质的：

• BLE 属于无线通信，则其通信介质是一定频率范围下的频带资源（Frequency Band）
• BLE 的市场定位是个体和民用，因此使用免费的 ISM 频段 （频率范围是 2.400-2.4835 GHz）
• 为了同时支持多个设备，将整个频带分为 40 份，每份的带宽为 2MHz ，称作 RF Channel 。

经过上面的定义之后， BLE 的物理通道划分已经明了了！

$$频点(f)=2402(MHz)+$$