walker2048 发表于 2024-7-25 20:40

分享] 全能小网关|CH32V208--7、蓝牙通信质量都有哪些因素影响

### 前言
CH32V208系列产品集成 2Mbps 低功耗蓝牙BLE5.3 通讯模块,也是支持长距离模式的。
而wch的前一个产品ch58x系列,通讯距离在在 6dBm 发送功率时无线通讯距离约 500 米,在 6dBm 发送功率 125Kbps 通讯距离约 1000 米。
然而我们在室内测试时,往往通信距离都不是很理想,比官方给的理论数值偏差很多,这次我们就来讨论一下有什么原因。

#### 1、模式设置错误
首先不少通信模块,根据不同的通信速率,都有不同的工作模式,这个工作模式并不是简单的限制一下速度这种说法。
不同的通信速率,其实在物理层也是有区别的,以下是一些常见的速率和对应调制方式:

1. 1Mbps PHY:
        使用GFSK(高斯频移键控)调制方式。
        标准的数据传输速率,适用于大多数BLE应用。
        较低的功耗,适合需要长电池寿命的设备。

2. 2Mbps PHY:
        同样使用GFSK调制,但数据传输速率提高到2Mbps。
        提供更高的数据吞吐量,适用于需要快速传输数据的应用。
        相对于1Mbps,功耗可能会略有增加。

3. LE Coded PHY:
        基于1Mbps PHY,引入了卷积前向纠错(Convolutional Forward Error Correction, CTEC)技术。
        提供两种速率:500kbps(S=2)和125kbps(S=8),其中S表示子包的数量。
        通过FEC技术提高接收灵敏度,从而增加传输距离。
        由于引入了额外的纠错编码,相同数据量的传输时间会增加,可能导致功耗增加。

4. 长距离模式(Long Range):
        结合了LE Coded PHY的编码技术,优化了链路预算。
        通过提高接收机的参考灵敏度,使得传输距离显著增加,可达数百米甚至更远。
       

顺便附上TI的蓝牙BLE设备在各个工作模式下的吞吐量


假如工作模式设置不正确,那通信距离也是达不到设计标准的。

#### 2、发射功率
发射功率其实也是影响传输距离的一个重要条件,很多国产BLE模块,都支持设置不同的发射功率,例如0db,2db,4db,6db等等。一些国产wifi\ble模块甚至可以设置20db的发射功率。

假如我们只是按默认的发射功率进行拉距测试,如果默认值是0db或者更小的功率,那通信距离就达不到厂家的数据。

#### 3、周边环境干扰
蓝牙BLE使用的是2.4G频率进行传输,虽然蓝牙支持跳频优化通信质量,但是在家庭环境下,通常自己家里和周边的住户就有不少wifi设备和手机设备,通信条件其实并不是特别好。而且家里有可能有一些不同的遮挡物,例如水泥墙、砖墙、纱窗等等障碍物遮挡,这些遮挡物对电磁波的传输也有相当大的影响。

所以在芯片厂家和模组厂家进行拉距测试时,都会寻找河边、海边这些非常空旷,同时周边影响也非常小的地方进行测试。我最近测试的espnow拉距测试,也是找空旷位置进行测试,通信距离和质量都比家庭或者临街的环境要强好多倍。由于无线模组的通信很容易受周边环境的影响,如何降低影响,达到理想的通信吞吐量和距离,都是需要经验和实践的(例如避开干扰严重的信道,增大功率等等)。

Jacktang 发表于 2024-7-26 07:41

<p>空旷位置测试干扰小,无线模组的通信很容易受周边环境的影响。</p>

walker2048 发表于 2024-7-26 09:05

Jacktang 发表于 2024-7-26 07:41
空旷位置测试干扰小,无线模组的通信很容易受周边环境的影响。

<p>是的,其实环境影响挺大的</p>
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