BluetoothLowEnergyのヘッドフォンとゲーム用ヘッドセットのアーキテクチャ

Bluetooth Low Energyのアーキテクチャは、本質的に非常に単純です。これは、コントローラー、ホスト、アプリケーションの3つの基本的な部分に分かれています。コントローラは通常、無線信号を送受信し、それらの信号を情報を伝送するデータパケットに変換する方法を理解する物理デバイスです。ホストは通常​​、2つ以上のデバイスが通信し、無線を使用して複数の異なるサービスを同時に提供する方法を管理するソフトウェアスタックです。アプリケーションはソフトウェアスタックを使用し、次にコントローラーを使用してユーザーインスタンスを実装します。 www.bjbjaudio.com

コントローラ内には、物理​​層とリンク層の両方、および直接テストモードとホストコントローラインターフェイス（HCI）層の下半分があります。ホストには、論理リンク制御および適応プロトコル（L2CAP）属性プロトコル（属性プロトコル）およびセキュリティマネージャープロトコル（SecurityManagerProtocol）のほか、汎用属性仕様（GATT）汎用アクセス仕様（GAP）およびモードの3つのプロトコルが含まれています。 www.bjbjaudio.com

コントローラ
コントローラは、Bluetoothチップまたは無線を区別する特性の1つとして多くの人に見られています。でも。コントローラを無線と呼ぶのは単純化しすぎです。 Bluetoothコントローラは、デジタルおよびアナログの両方の無線周波数デバイスと、データパケットの送受信を担当するハードウェアで構成されています。コントローラはアンテナを介して外界に接続され、ホスト制御インターフェース（HCI）を介してホストに接続されます。 www.bjbjaudio.com

物理層
物理層は、24GHz無線で送受信するという大変な作業を行う部分です。多くの人にとって、この層は謎に包まれているように見えます。しかし、本質的には、物理​​層には魔法はなく、電磁放射の単純な送受信だけです。電波は通常、特定の周波数帯域内で振幅、周波数、または位相を変更することによって情報を運ぶことができます。 Bluetooth Low Energyでは、ガウス周波数シフトキーイング（GFSK）と呼ばれる変調を使用して、0または1の情報を送信するために電波の周波数を変更します。周波数偏移変調部分は、信号の周波数をわずかに増減することによって1と0をエンコードすることを指します。周波数が変化の瞬間に一方の端からもう一方の端に突然シフトすると、エネルギーのパルスがより広い周波数帯域に現れます。したがって、フィルターは、エネルギーがより高いまたはより低い周波数に広がるのを防ぐために使用されます。 Bluetooth Low Energyに使用されるフィルターは、Classic Bluetoothに使用されるフィルターほど厳密ではありません。つまり、低エネルギー無線信号は、従来のBluetooth無線信号よりもわずかに広がります。無線信号を適切に拡大することの利点は、無線がスペクトラム拡散の制約に従うのに対し、従来のBluetooth無線は周波数ホッピングの影響を受けることです。スペクトラム拡散無線は、周波数ホッピング無線よりも送信に使用する周波数が少なくなります。より緩いフィルター波形なし。 Bluetooth Low Energyは、3つのチャネルだけでブロードキャストすることはできませんが、より多くのチャネルを使用する必要があるため、システムのエネルギー消費量が高くなります。無線信号の適度な広がりは、変調指数と呼ばれます。変調指数は、チャネルの中心周波数の周りの高周波数と低周波数の間の幅を表します。無線信号を送信する場合、中心周波数から185 kHzを超える正のオフセットは、値が1のビットを表します。 185 kHzを超える負のオフセットは、値が0のビットを表します。物理層が機能できるようにするために、特に同じエリアでの多数の同時無線送信の場合、24GHzの周波数帯域は40に分割されます。それぞれ幅2MHzのRFチャネル。物理層は、マイクロ秒あたり1ビットのアプリケーションデータを送信します。たとえば、UTF-8形式でエンコードされた80ビット文字列「lowenergy」を送信するには80usが必要です。もちろん、ここではデータヘッダーのオーバーヘッドは考慮されていません。 www.bjbjaudio.com