高品质蓝牙音频的设计考虑

文章摘要：蓝牙已确确实实的来到人们的生活当中。我们曾经怀疑“身边会有多少蓝牙设备可以连接”，现在我们想的却是“我和你的蓝牙设备连接效果会怎么样”。 直到最近，蓝牙音频传输都较为简单。蓝牙规范只定义了一种传输机制，对于更复杂的应用几乎没有选择余地。如今，蓝牙规范1.2以及一种新的高品质音频协议的发布，使得一度单调的蓝牙音频功能变得丰富起来。由于所有的数字音频传输都是建立在数据流的基础之上，所以可用的传输方式在传输机制、编码方法、数据速率、数据包长度以及检错/纠错等方面都有所不同。 蓝牙技术是一种基于数据包、时隙为625毫秒的跳频协议。在每两个进行配对通讯的蓝牙设备中，一个是连接的主设备，另外一个是从设备。

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蓝牙已确确实实的来到人们的生活当中。我们曾经怀疑“身边会有多少蓝牙设备可以连接”，现在我们想的却是“我和你的蓝牙设备连接效果会怎么样”。

直到最近，蓝牙音频传输都较为简单。蓝牙规范只定义了一种传输机制，对于更复杂的应用几乎没有选择余地。如今，蓝牙规范1.2以及一种新的高品质音频协议的发布，使得一度单调的蓝牙音频功能变得丰富起来。由于所有的数字音频传输都是建立在数据流的基础之上，所以可用的传输方式在传输机制、编码方法、数据速率、数据包长度以及检错/纠错等方面都有所不同。

蓝牙技术是一种基于数据包、时隙为625毫秒的跳频协议。在每两个进行配对通讯的蓝牙设备中，一个是连接的主设备，另外一个是从设备。一般来说，在接收到来自主设备的一个数据包后的时隙内，从设备就向主设备传送数据。蓝牙技术规定了音频数据传输的两个基本机制。

最初的蓝牙音频传输机制是同步定向连接(SCO)信道，它支持数据速率为64kbps的全双工传输。在没有射频干扰的情况下，SCO的音质可接近标准移动电话的音质。这个结果也在预料之中，因为在蓝牙技术的发展本身就带有应用于蓝牙耳机的思想。SCO数据在指定的时隙内传输，既保证了带宽，又为数据包在确定的时间内到达提供了保障。

蓝牙设备采用逻辑链路控制和适配协议(L2CAP)来传输不同步数据。逻辑链路控制和适配协议将所有不同步的数据传输多路复用到有效的蓝牙带宽上,其中包括串行数据(例如AT命令与响应)、服务发现数据、以及用于提供音频和视频流信道的等时数据。图1是该协议层的结构图。

蓝牙规范1.2提高了蓝牙设备的服务质量(QoS)，并大大改善等时数据的效用。这些改善使应用程序能够为传输数据流请求带宽和延迟保证。

选择正确的SCO信道

SCO信道在可自定义功能方面提供的东西很少。比特率是固定的，当确定了三个编码解码器后，实际上只有一个连续可变斜率增量(CVSD)被用到。其它的编码解码器(A-Law和L-law)虽然提供更好的音质，但它却跟CVSD一样没有容错性。由于SCO信道只提供有限的检错/纠错功能，并且没有数据包重发功能，所以CVSD是一种更安全的选择。

SCO提供了全双工的音频。蓝牙连接中的主设备发送一个数据包给从设备，而从设备在接下来的时隙中给予响应。尽管能够对特定的包类型作出选择，这个特定的包类型还是象征性地被留在了蓝牙芯片组内的连接管理固件中。蓝牙技术定义了传输SCO的四个包类型(见表)。

不论是由芯片组来选择，或者是由系统设计者来选择，在选择SCO包类型时都需要折衷考虑。HV1数据包较其它类型的数据包具有更好的纠错效果，但它在蓝牙1.1规范中却要占用整个带宽。HV3数据包类型不提供检错功能，但却只占用每6个时隙中的2个。于是蓝牙设备能够在保持SCO连接的同时再建立其它连接，这在SCO数据采用HV1数据包时是不可能的。图2是一个SCO的时序图。

最理想情况下，包类型不会影响音频质量，在所有的三种情况下所传输的数据完全相同。HV1和HV2数据包允许对一些误码进行纠正。但一般情况下误码不会明显降低音频质量。音质差极有可能是因为数据包丢失造成的。

一个蓝牙数据包由一个访问码，一个起始码和一个有效荷载组成。当1/3前向纠错码和检错码对起始码进行保护时，低信号强度或本地干扰可能会造成到达的数据包中的起始码无效。在种情况下，这个数据包就会被丢弃，因为没有SCO数据包的重发请求机制，数据包就这样丢失。

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