蓝牙的语音传输

　　蓝牙的重要应用是传输语音信息。蓝牙支持64Kbit/s的实时语音传输和各种速率的数据传输，语音编码采用对数脉冲编码调制（PCM），或连续可变斜率增量调制（CVSD）。语音和数据可单独或同时传输。蓝牙支持的语音链路是双向的。蓝牙标准指明语音应通过SCO链路载运。数据通过ALC链路载运。

　　sao链路同步信道的建立和维护离不开蓝牙时钟的作用。每个Bluetooth设备都有一个内部系统时钟，用来决定跳频频率和发送、接收数据包的时间，这个时钟起源于一个自由的一直运行的本地时钟。为了与其他设备同步，只在本地时钟上加偏移，提供临时时钟，使它们相互同步。应该注意，Bluetooth时钟与自然界的天和时间没有关系，它可以从任意值开始。它的分辨率至少为发送/接收时隙长度的一半，即31.25μs。如果时钟以计数器方式执行，要求一个28比特计数器，以2²⁸为周期循环。单元瞬间312.5μs，时钟率为3.2kHz。在微微网的信道中，秽‘频频率由主设各时钟决定。每个从设各加一个偏差到它的本地时钟，以与主时钟同步。因为这个主时钟是自由运行的，所以偏差是有规律地不断改变。在不同工作状态，设备所使用的时钟有本地时钟（CLKN，Native Clock）、估计时钟（CLKE，Estimated clock）、主设 备时钟（CLK，MasterClock）等。

　　CLKN是自由运转的本地时钟，是其他所有时钟的参考。CLK是微微网中主设各的时钟，所有Bluetooth从设 备使用CLK来确定它们的发送和接收时间，它是在自己的CLKN上加上偏移量来得到的，如图1所示。对于主 设备，偏移量是0，因为CLK与自己的本地时钟CLKN是相同的。每个从设备在自己的CLKN基础上加上合适的 偏差使得自己的CLK与主设备的CLK相同。主设备的CLKL近似等于从设备的本地时钟CLKN，CLKE是对从设备 本地时钟的估计。

　　在建立微微网之后，主从设备己经同步，从设备使用的时钟是CLK＝CLKN＋Offset。就是说这时候可以认 为主从设备使用同样的一个时钟。主从可以通过预先设定对话的周期和偏差达到同步通信的目的，也即在 预留位置开始收发。

　　建立sao是为了主从设备仅在特定的位置周期发送和接收，这些位置之间的间隔一般为Tsco。为了建立 SOC链路，主或从设备使用一个LM命令。命令信息中应包括SC0通信的周期间隔Tsco和偏差间隔Dsco。主从 设备分别根据CLK（mod）Tsco＝Dsco的方式来初始化发送时刻，即判断当前时钟是否符合此等式。如果符 合，此时的时钟即为初始化时刻CLK（0），后续的预留时间就可利用CLK（K＋1）＝CLK（0＋Tsco得到。但 是由于所用时钟的周期性（不连续）和主从进行初始化的时间不同，就可能产生时钟卷绕的问题。

　　为简化说明，假设时钟周期T＝lO，预留周期Tsco＝4，Dsco＝0。主设各和从设备的时钟是同步的，也就 是从设备的时钟是加上了偏差，主、从都是CLK。若直接利用CLK（mod）Tsco＝Dsco获得CLK（0），CLK（K ＋1）＝CLK（K）＋T。假设主设各在时钟周期第3时刻为初始化时刻，即CLK（0）＝3，CLK（1）＝7， 则在第二时钟周期，对应为工作时间CLK（2）＝1，CLK（3）＝5。如果从设备在周期内收到初始化命 令，根据CLK（mod）Tsco＝Dsco进行运算，获得的CLK（0）为周期的7，则在第二时钟周期，对应为工 作时间CLK（2）＝1，CLK（3）＝5。显然没有问题。具体如表1所示。但是如果主设备初始化时刻不变，从 设备在第二时钟周期接到初始化命令，开始初始化，则获得的CLK（0）为第二周期的3或7，主、从不能同 步工作，具体过程如表2所示。这就是时钟卷绕问题。造成时钟卷绕的原因是时钟周期T与Tsco取模运算不 为零并且主从设备没在工个周期内进行初始化。

　　表1  未发生时钟卷绕

　　表2  发生时钟卷绕

　　为解决时钟卷绕问题，需要对初始化方式作一些修改。在蓝牙协议中给出了很多解决的方案。首先主设 备根据CLK27的值来决定初始化方式，即当CLK27为0时，说明时钟运行在周期的前半周。足以保证主从时钟 在同一个周期内进行初始化。主从都可用CLK27-l modT＝D。当CLK27为1，主时钟在后半周期，可能出现时 钟卷绕问题，主设备利用（CLK27反，CLK26－1）mod T＝D进行初始化，若从设备初始化时CLK27不产生跳 变，利用此公式进行初始化是没有问题的，若从设备初始化时CLK27产生，9t变，即由1变为0，则利用公式 2进行初始化相当于CLK27为0时，从设备初始化时向位的进位。仍可看成主从在同一周期内进行初始化 ，避开了时钟卷绕问题。由于这两种初始化方式的存在，主设备在定下其初始化方式后，要通过LM命令把 此信aJ告诉从设备。通过以上过程，SOC链路就建立起来了。

　　蓝牙1．1版协议仅规定语音作为HOI包中的数据通过Hal的应用模型和传输机制。如图2所示为语音通过 HCI传输与协议栈和实体的关系示意图。该语音路径适用于语音经过微控制器接口直接由HOI接收的情况， 例如源于PC机的语音。通过HCI载运语音数据有一些不足，Hal的流控受到由于微控制器执行HOI和LM任务而 引起的可变延时的影响。从而影响在同时传输语音和数据的系统中语音数据的及时传送。在实际实现中常 采用直接的PCM连接基带语音编解码器（CODEC）。

　　图3是语音通过CODEC传输与协议栈和实体的关系示意图。该语音路径适用于应用数字语音直接可用的情况，例如蜂窝电话、耳机、麦克风等。

                     
　   　图2 语音通过H0i传输与协议栈和实体的关系　                                 　图3 语音通过CODEC传输与协议栈和实体的关系

　　利用SCO链路只能传输一般质量的实时语音。如果需要传输更高质量的语音，就必须考虑使用ALC链路。蓝 牙SIG音频/视频工作组在2002年公布了基于实时传输协议（RTP，Real－Time Transportation Protocol） 的音频/视频播放传输协议（AVDTP，AudioNideo DistributionTransport Protocol）及其相关的应用模型。可以传输高质量的音频/视频信号。

　　语音信源的采样和编码速率（数据率）是衡量语音质量的一个简单方法。如表3所示为蓝牙语音和其他一 些语音的常用数据率。从表中可见，蓝牙SCO链路提供的语音质量与有线电话的语音质量相同。蓝牙语音连 接不能传输原始CD质量的声音，但是通过合适的压缩，例如MP3，可以使用AOL信道传送高质量语音。这是 因为蓝牙AOL链路的不对称数据率是723.2Kbit/s，很合适传输MP3编码的语音。

　　表3  几种常用语啬的数据率

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