一文让你轻松理解WLAN-Bluetooth-WWAN共存机制连载1:共存机制概述

本专栏我们将详细阐述WLAN-Bluetooth-WWAN的共存机制,主要内容包含如下内容,同时为了更加全面和详细的展示我们的内容,我们会将相关主题拆分并以文章进行讲解,欢迎大家的围观和指正。本篇文章主要进行共存机制的概述。
1. LTE-ISM 共存策略
2. LTE-ISM 共存分析
3. 共存架构
4. 共存方法
5. 共存机制
6. WLAN-Bluetooth 共存
7. Bluetooth-WLAN 共存
  7.1 基于消息的共存接口
  7.2 共存接口架构
  7.3 共存软件分解 —— 共存管理器
  7.4 共存软件分解 —— 共存接口
  7.5 共存软件分解 —— QHS
  7.6 共存软件分解 —— Bluetooth 高速(QHS)的共存
  7.7 面向手机平台的 Bluetooth-WLAN 共存策略
8. GPMs
  8.1 双 A2DP
9. WLAN-WWAN 共存接口
  9.1 WLAN-WWAN-Bluetooth 共存
  9.2 WLAN-WWAN-Bluetooth 共存流程
10. 助听器音频流(ASHA)
  10.1 ASHA 链路概述
  10.2 ASHA 链路的主机接口
  10.3 调度偏移
  10.4 多阶段调度
11. Bluetooth Qualcomm 高速(QHS)音频流
  11.1 eSCO
  11.2 共存设计
12. Robust Voice Protocol(RVP)共存
13. WCN685x 上的 Bluetooth LE 功能
  13.1 LE 等时信道(Isochronous Channels)
  13.2 LE 等时流(CIS)
  13.3 LE 连接等时(CIG)
14. Bluetooth-WLAN 共存调试

1. LTE-ISM 共存策略

整体的共存管理策略如下所示:
  • 根据所有当前信息,检查是否可以实现并行工作。
  • 当修改射频配置(例如 Tx 回退以及更优的接收机模式)实现并行工作是可能的,将通过配置参数使其无线电设备置于合适的状态。
  • 当无法通过修改射频参数实现同时工作时,应将受影响的无线电设备置于合适的状态,以最大程度地减少共存干扰的影响,并在各无线电事件之间进行仲裁。

2. LTE-ISM 共存分析

工业、科学和医疗(ISM)频段被多种无线通信技术所使用,包括:蓝牙短距离通信、LTE 以及 WLAN。这些技术的频谱分配决定了在产品中同时实现两种或更多种技术时,需要特别关注如何有效利用这些技术。
本部分主要讨论当多种技术同时集成在同一设备上时可能出现的问题。当这些无线电设备并行工作时,相互干扰会影响其性能。例如,如果射频 A(例如 LTE)正在发射,而射频 B(例如 WLAN)正在接收,那么射频 A 产生的干扰泄漏可能会对射频 B 的接收造成破坏。本文件的目的是帮助实现 SoC 设计,以应对 LTE 与 ISM(包括蓝牙和 WLAN)共存所面临的挑战。下图展示了 LTE 频段如何与蓝牙-WLAN 频段产生重叠,并给出了射频分析摘要,以说明 LTE-ISM(蓝牙-WLAN)重叠和频段对系统的影响。
用于 WWAN 与 WLAN/Bluetooth 2.4GHz 共存的频谱:
WWAN 与 WLAN 5GHz 共存的频谱:
下表给出了射频分析摘要,展示了 LTE-ISM 并发对不同频段的影响。

3. 蓝牙共存

蓝牙与 WLAN 共用相同的 2.4 GHz ISM 频段,同时它们也会共享部分射频子系统:例如,共用天线和低噪声放大器(LNA)。共存软件模块会协调 WLAN 与蓝牙对这些公共资源的使用,以满足每种无线技术所需的服务质量(QoS)要求。

4. MWS 共存

无线连接网络(WCN)与调制解调器(modem)的协同能够保证多种无线电在共存状态下同时工作(LTE-U/LAA 是个显著的例外),但现有的保护带(guard band)可能不足以隔离这些无线电之间的影响。此外,接收路径上出现的谐波和杂散信号也会给共置与并发运行的性能带来挑战。谐波、互调以及杂散信号的增加都会对系统造成额外干扰。

5. 共存方法

共存软件会综合 WLAN、蓝牙和 MWS 的状态来决定所采用的协调方法,以在各个链路上(例如,蓝牙链路的 QoS,WLAN 的吞吐量)满足服务质量(QoS)要求。共存机制主要有以下三种类型:
  • 功率域:通过限制干扰方的发射功率来减轻对受害方的影响。
  • 时域:协调干扰方的发射活动,以减少对受害方接收的干扰。
  • 频域:利用不同技术,将频段放置在彼此不冲突的信道上。
大多数频域方案会用作 SAP。当 SAP 在不安全信道时,WLAN 会执行信道规避以使用安全信道。
如果设备在相同信道上作为 STA 时,就会触发功率回退或时分复用(TDM),这意味着 WLAN 的吞吐量将会下降,因为发射功率降低,或者 WLAN 会为 LTE 的时隙留出更多传输机会。

6. 共存系统架构

下图展示了 WWAN-WLAN-Bluetooth 共存架构的框图:
蓝牙-LTE 的共存通过运行在 UART 接口上的 WCI-2 来实现。WLAN 也可共享对 WCI-2 数据流的访问。调制解调器通过 WCI-2 发送的所有消息都可在蓝牙处理器(ARM M0)上获取,并且还会被镜像/封装到蓝牙与 WLAN 之间共享的基于消息的共存接口 (MCI) 上。同样,WLAN 会向蓝牙发送特定类型的 MCI 消息,其数据最终通过 WCI-2 传送给调制解调器。这些经过 MCI 封装的 WCI-2 消息是 WLAN 与调制解调器之间用于共存通信的接口之一。
新的硬件架构支持独立的蓝牙天线。要启用单独的蓝牙天线,需要进行静态配置。当蓝牙有专用天线可用时,通常默认假设蓝牙会在所有非 AoA(到达角度)流量中使用该独立天线。

7. Abbreviations and acronyms

  • WAN(Wide Area Network, 广域网)
  • LAN(Local Area Network, 局域网)
  • VLAN(Virtual Local Area Network, 虚拟局域网)
  • WLAN(Wireless Local Area Network, 无线局域网)
  • MWS(Modem Wireless Subsystem)
  • WCN(Wireless Connectivity Network)
  • ISM(Industrials, Scientific, and Medical)
  • WCI(Wireless Coexistence Interface)
  • ISM(industrial, scientific, and medical, 工业, 科学, 与医疗)
  • GPM(general-purpose message)
  • VDEV(virtual device)
  • OCS(off-channel scheduler)
  • TWS(True Wireless Stereo)
  • CxM(co-existence manager)
  • ANT(Antenna)
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