ble 空口包格式

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#ble #蓝牙 #iot #空口

于 2022-03-16 16:05:57 首次发布

本文详细介绍了蓝牙低功耗（BLE）的空口包结构，包括Uncoded PHY和Coded PHY包格式，以及AdvertisingChannelsPDU和DateChannelsPDU的内容。BLE使用非授权的2.4GHz ISM频段，通过跳频技术增强抗干扰能力。文中还阐述了不同类型的PDU，如ADV_IND、SCAN_REQ、CONNECT_IND等，以及它们在连接和数据传输中的角色。此外，还涉及了BLE5.1新增的Constant Tone Extension在AoA/AoD定位中的应用。

一、ble 空口包简介

BLE 工作在非授权的 2.4 GHz ISM 频段，采用跳频的方式来对抗干扰和衰落，定义了两种调制方式：

强制调制方式：使用整形的二进制频率调制来最小化收发器的复杂性，符号率为 1 Msym/s，是设备必须支持的，支持两种 PHY：
- LE 1M：Uncoded PHY，数据传输率为 1 Mb/s
- LE Coded：Coded PHY，Access Address、Coding Indicator、TERM1 数据传输率为 125 kb/s（S=8 coding），Payload 数据传输率为 125 kb/s（S=8 coding）或 500 kb/s（S=2 coding），由于引入了 FEC 编解码以及 Pattern Mapper 和 Demapper，虽然增加了接收机复杂度降低了传输速率，但使得蓝牙设备能更远距离的传输数据，从而更好地适应物联网应用
可选调制方式：与强制调制方式类似，符号率为 2 Msym/s，是设备可选支持的，只支持一种 PHY：
- LE 2M，Uncoded PHY，数据传输率为 2 Mb/s

二、Uncoded PHY 包格式（LE 1M 或 LE 2M PHY）

在这里插入图片描述

1. Preamble

前导部分，是最先传输的部分，用于接收方进行频率同步，符号时序评估和自动增益控制训练，如果在 LE 1M PHY 上传输数据包长度为 1B，在LE 2M PHY 上传输数据长度为 2B
Preamble 是 1010 或者 0101 的序列，根据 Access Address 的 LSB 来决定，LSB 是1，则前导是 1010，否则是 0101
在这里插入图片描述

2. Access Address

接入地址，空口包中标识设备身份，根据 Access Address 的不同，空口包分为两种类型：

advertising channels PDU：固定为 0x8E89BED6，ADV_IND, SCAN_REQ, SCAN_RESP, CONNECT_IND 只能在 37/38/39 信道上传输
date channels PDU：一个 32bit 的随机值，只在其余37个数据信道上传输，是连接成功后两设备用于数据收发的