蓝牙技术功耗详解—蓝牙产品功率以及其控制后续

（二）蓝牙低功耗(Bluetooth Low Energy)

Bluetooth低功耗技术是自蓝牙 v4.0 起的蓝牙核心规范的组成部分，其技术特点如下：

a. 蓝牙低功耗使得蓝牙无线连接可以在低成本、低容量电池且电池寿命需能运作数月甚至数年的设备上使用。

b. 蓝牙低功耗可使大量新的扩展应用能够从蓝牙无线技术中获益，包括手表、近接感应牌、运动和健身传感器、医疗保健传感器和遥控器。根据蓝牙 SIG 指导原则，蓝牙低功耗技术可归为蓝牙智慧标签类别。

而下面，我们来看一下蓝牙低功耗产品的功率。

1) 功率范围

不同于传统蓝牙蓝牙，低功耗技术没有功率等级的说法，Bluetooth SIG 对支持低功耗技术的产品给出了一个统一的功率范围要求，即所有支持低功耗技术的蓝牙产品，其低功耗技术的最大输出功率应满足以下限值要求：

-20 dBm ≤ PAVG ≤ +10 dBm

PPK ≤ (PAVG + 3 dB)

其中：PAVG 为平均功率，PPK 为峰值功率。

从以上限值可以看出，Bluetooth SIG 对低功率技术的功率要求比较宽松，是为用户不同的使用场景，主要是不同的使用距离，提供参考。

2) 低功耗实现

蓝牙低功耗采用了许多手段，去最大限度地降低功耗，如下：

a. 非常少的广播信道数

首先要了解的是，如果无线一直开启的话，是很费电的，所以BLE的设计理念就是要尽可能的降低无线开启的时间。而此理念应用到最开始的搜索，找到别的蓝牙设备，并建立连接。

这部分的设计，就从传统蓝牙的32个广播信道，变成了蓝牙低功耗的3个广播信道，从而降低无线开启的时间，详情如下：

Ø BLE搜索设备的时间大大缩短：BLE扫描其他设备只需要0.6ms~1.2ms，而标准蓝牙搜索其他设备要22.5ms

Ø BLE定位其它无线设备所需的功耗要比标准蓝牙技术低10至20倍

一旦连接成功后，蓝牙低能耗技术就会切换到37个数据信道之一。在短暂的数据传送期间，无线信号将使用自适应跳频（AFH）技术以伪随机的方式在信道间切换。

蓝牙低能耗技术“完成”一次连接(即扫描其它设备、建立链路、发送数据、认证和适当地结束)只需3ms。而标准蓝牙技术完成相同的连接周期需要数百毫秒。

b. 更加“宽松的”射频参数和发送很短的数据包

通过这两种方式限制峰值功耗：

Ø 两种技术都使用高斯频移键控(GFSK)调制，但蓝牙低能耗技术使用的调制指数是0.5，而标准蓝牙技术是0.35。0.5的指数接近高斯最小频移键控(GMSK)方案，可以降低无线设备的功耗要求(这方面的原因比较复杂，此处暂不赘述)。更低调制指数还有两个好处，即提高覆盖范围和增强健壮性。

Ø 标准蓝牙技术使用的数据包长度较长。在发送这些较长的数据包时，无线设备必须在相对较高的功耗状态保持更长的时间，从而容易使硅片发热。这种发热将改变材料的物理特性，进而改变传送频率（中断链路），除非频繁地对无线设备进行再次校准。再次校准将消耗更多的功率（并且要求闭环架构，使得无线设备更加复杂，从而推高设备价格）。相反，蓝牙低能耗技术使用非常短的数据包——这能使硅片保持在低温状态。因此，蓝牙低能耗收发器不需要较耗能的再次校准和闭环架构。

c. 可变连接时间间隔

标准蓝牙技术是一种“面向连接”的无线技术，具有固定的连接时间间隔。

相反，蓝牙低能耗技术采用可变连接时间间隔，这个间隔根据具体应用可以设置为几毫秒到几秒不等。因为BLE技术采用非常快速的连接方式，因此平时可以处于“非连接”状态（节省能源），此时链路两端相互间只是知晓对方，只有在必要时才开启链路，然后在尽可能短的时间内关闭链路。

正因为如此，才使得BLE的工作模式非常适合用于从微型无线传感器（每半秒交换一次数据）或使用完全异步通信的遥控器等其它外设传送数据。这些设备发送的数据量非常少（通常几个字节），而且发送次数也很少（例如每秒几次到每分钟一次，甚至更少）

如需了解更多的信息和寻求更深入的技术支持，可邮件至 info@baluntek.com 或致电 0755-66850100联系巴伦技术（BALUN）进行咨询。

来源:BALUN原创   作者:涂浪（RF&WIRELESS LAB）   责任编辑:芭拉小编

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