原標題：干貨 BLE入門談：從空中數據收發理解BLE（上）

BLE（Bluetooth Low Energy）即低功耗藍牙，是藍牙規范的一個子集，從藍牙4.0版本開始引入。BLE技術專為那些需要少量無線數據傳輸且對功耗敏感的設備而設計，非常適合物聯網時代的應用。以下是對BLE空中數據收發的理解，主要從基本概念、技術特點、物理層實現等方面進行闡述。

一、BLE基本概念

BLE是一種低功耗的無線通信技術，它使用2.4GHz頻段的無線電波進行數據傳輸。與經典藍牙相比，BLE在保持低功耗的同時，提供了較為簡單的數據交換功能，特別適用于智能手表、健康傳感器、智能家居等小型低功耗設備。

二、BLE技術特點

1. 低功耗：BLE技術通過優化數據傳輸方式和降低工作頻率，顯著降低了設備的功耗，延長了電池壽命。

2. 短距離通信：BLE主要用于短距離（一般幾十米內）的設備間通信，滿足了許多應用場景的需求。

3. 高兼容性：現代智能手機大多同時支持經典藍牙和BLE，使得BLE設備可以輕松地與智能手機等中心設備進行連接和數據交換。

4. 低成本：BLE技術降低了對硬件的要求，使得相關設備的制造成本得以降低。

三、BLE物理層實現

1. 調制與解調

• BLE使用GFSK（高斯頻移鍵控）調制方式，這是FSK（頻移鍵控）調制的一個改進形式。GFSK通過高斯濾波器對頻率跳變進行平滑處理，提高了頻譜的利用效率和抗干擾能力。

• 在發送端，BLE將數據編碼并調制到射頻信號中發射；在接收端，BLE將接收到的射頻信號解調還原為數據。

2. 頻率跳變

• 為了避免與其他無線設備干擾，BLE物理層通過頻率跳變技術在不同的載波頻率上進行傳輸。BLE在2.4GHz頻段內安排了40個信道，中心頻率從2402MHz開始，以2MHz為間隔。

• 一個BLE設備在任一時刻只能選擇40個信道中的一個進行發射或監聽，從而提高了通信的可靠性和抗干擾能力。

1. 信道管理

• BLE物理層通過信道管理技術，確保多個BLE設備能夠同時進行通信而不互相干擾。在建立連接后，BLE設備會使用特定的信道進行數據傳輸。

2. 發射功率控制

• BLE物理層還負責控制設備的發射功率，以確保通信距離適中并延長電池壽命。發射功率的控制可以根據實際應用場景進行調整。

四、BLE空中數據收發流程

1. 設備發現與連接

• BLE設備通過廣播（advertising）的方式被其他設備發現。在廣播過程中，BLE設備會定期發送包含設備信息的數據包。

• 中心設備（如智能手機）通過掃描這些廣播包來發現附近的BLE設備，并選擇與其中的某個設備建立連接。

2. 數據傳輸

• 一旦連接建立，BLE設備就可以開始數據傳輸。數據傳輸以數據包（packet）為單位進行，每個數據包包含了一串有格式的0和1。

• 數據包經過GFSK調制后，通過選定的信道發送到空中，由接收端的BLE設備解調還原。

3. 錯誤檢測與重傳

• 為了確保數據的完整性和可靠性，BLE協議還包含了錯誤檢測和重傳機制。在數據傳輸過程中，如果接收端檢測到錯誤，會請求發送端重新發送數據包。

綜上所述，BLE技術通過優化調制方式、頻率跳變、信道管理和發射功率控制等技術手段，實現了低功耗、短距離、高兼容性和低成本的無線通信。在空中數據收發方面，BLE通過廣播、連接和數據傳輸等流程，確保了設備間的高效通信。