4 特性简析
本章从应用角度简要介绍核心规范自 \(5.0\) 以来引入的主要新特性。如需了解更多细节，请参考蓝牙核心规范。
4.1 5.0 新特性
4.1.1 新的 PHY
在旧规范中， GFSK 符号速率为 \(1 M sps\)，即 1M PHY。 新规范又定义了另外两种 PHY，2M 和 Coded。 2M PHY 的符号速率加倍；与 1M PHY 相比，Coded 的符号速率也是 \(1 M sps\)，但加入了 \(1/2\) 卷积编码。 直接传输卷积编码器的输出，称之为 S=2；经过 \(1:4\) 比特映射后再传输，就是 S=8。
1M PHY 传输有效载荷的速率为 \(1Mb/s\)； 2M PHY 传输有效载荷的速率为 \(2Mb/s\)； S=2 传输包头信息的速率为 \(125kb/s\)，传输有效载荷的速率为 \(500kb/s\)； S=8 传输包头信息的速率为 \(125kb/s\)，传输有效载荷的速率也为 \(125kb/s\)。
PHY 一般通过 phy_type_t 类型表示，这时将 S=2、S=8 统一表示为 Coded。
当需要明确区分 S=2、S=8 时，则将它们视为单独的 PHY，与 1M、2M 并列。
用来做什么？
在良好的信道条件下，使用 2M PHY 可以获得更高的通信速率；在较差的信道条件下，Coded PHY 误包率相对较低，可获得略好的通信效果。
4.1.2 扩展广播
在旧规范中，广播只能使用 37、38、39 等 3 个信道。随着 BLE 设备的快速增长， 这 3 个信道将变得越来越拥挤。于是新规范将广播 扩展 到另外的 37 个信道，并将旧版广播称为传统广播 （Legacy advertising）。一个设备可以使用不同的广播参数、地址发送多组扩展广播，每组广播称为一个广播集。
扩展广播由一串广播 PDU 组成13，最多可携带 1650 字节的广播数据。 第 1 个 PDU 仍位于 37、38、39 等 3 个信道，相同内容重复 3 次14。 这些 PDU 里含有一种新的长度可变的包头，其中的 AuxPtr 用来通知扫描方何时、何地（信道）接收下一个 PDU， 如同一个指向时频域的指针。AuxPtr 包含以下字段：
- 信道号（Channel index）
- 时钟精度（CA）
- 时间偏移的单位（Offset Unit）
- 时间偏移（AUX Offset）
- PHY（AUX PHY）
用来做什么？
相比传统广播，可以减少 37、38、39 等 3 个信道上的碰撞、干扰，传输更大的数据量。 需要注意检查扫描方是否支持此特性。
4.1.3 周期广播
顾名思义，周期广播是一种时间上周期性出现的广播，同样可包含一串广播 PDU，第 1 个 PDU 严格地周期性发送，信道也按照既定参数进行跳频。这第一个 PDU 称为 AUX_SYNC_IND，其数据格式与队列中的其它 PDU 没有任何区别。
获得 AUX_SYNC_IND 参数并成功接收一次的过程称为周期广播的同步建立。规范提供两种建立同步的方法， 一是借助与周期广播关联的扩展广播；一是基于连接进行“周期广播同步信息传递”.
与周期广播关联的扩展广播的 PDU 队列里的最后一个 PDU 不含 AuxPtr，但是含有 SyncInfo， 携带了关于如何周期性接收 AUX_SYNC_IND 的全部信息。
用来做什么？
用来周期性传递广播数据。
4.1.4 信道选择算法 #2
旧规范里的信道选择算法仅有 1 个参数，hopIncrement。
假设上一个连接事件所使用的信道的原始编号15为 \(n\)，
那么，本次连接事件所使用的信道的原始编号就是 \((n + \mathit{hopIncrement}) \mod 37\)。
这种跳频算法基本没有随机性，效果不佳。新的信道选择算法 #2 可粗略地写为
hash(AccessAddress, EventCounter);即一种类似哈希的算法。
用来做什么？
更好地跳频、提高抗干扰能力。此特性完全于协议栈控制，不需要开发者参与。
4.2 5.1 新特性
4.2.1 CTE
定频扩展（CTE）用于实现寻向，可用于 1M 和 2M PHY，不可用于 Coded PHY。从基带看，CTE 即一连串的数字 \(1\)；从射频看，CTE 即一段频率固定为 \((F_t + f_d)\) 的电磁波， \(F_t\) 为载波频率，\(f_d\) 为 FSK 频率偏差。CTE 信号最长 \(160\mu s\)，相关信息由 CTEInfo 承载。
CTE 有两种操作方式：AoA 和 AoD。
AoA：在接收端配置多个天线，估算单天线发送端的方向；
AoD：在发送端配置多个天线，接收端使用单天线，采集 CTE 信号后计算方向。
CTE 既通过周期广播发送，也可以在连接模式下按需发送。
用来做什么？
寻向，进而定位。
4.2.2 周期广播同步信息传递
假设设备 A 与设备 B 之间已经建立连接。如果设备 A 正在发送周期广播或者已经与其它设备发送的周期广播建立同步， 现设备 B 也需要与这个周期广播建立了同步，那么设备 A 可以将周期广播的信息传递给设备 B， 设备 B 根据这个信息直接开始接收 AUX_SYNC_IND，迅速建立同步。 这一传递过程简称 PAST16，其关键在于以连接事件为参考， 描述周期广播的定时信息。
用来做什么？
通过直接传递参数，加快对方的周期广播同步建立过程。不需要扫描与周期广播相关联的扩展广播。
4.4 5.3 新特性
4.4.1 减速模式
详见“减速模式”。
用来做什么？
设计该特性的出发点是使用 LE Audio 时，减少常规连接所占用的射频资源。当连接的双方都没有数据需要发送时， 减速模式可以减少射频活动，降低功耗；需要数据传输时，又可尽快恢复。
4.5 5.4 新特性
4.5.1 带响应的周期广播（PAwR）
PAwR 的设计目的是提供一种低功耗、双向、一对多的通信方式，适合电子价签等应用场景。 与已有的周期广播（PADVB）相比，PAwR 有以下不同之处：
PADVB 是单向通信，而 PAwR 的接收者可以向广播者发送响应包，是一种双向的、无连接的通信机制；
PADVB 的同步信息都包含在 SyncInfo 内；而 PAwR 的同步信息除了 SyncInfo，还需要 ACAD 里的数据；
PADVB 通过广播事件发送，而 PAwR 又定义了子事件，接收发需要同步一个或者多个子广播事件；
PADVB 里的数据一般变化不频繁；而 PAwR 支持数据频繁变化；
PAwR 可以给不同的接收者发送不同的数据；
对于 PAwR，PAST 是必选项。
如图 4.1 所示，PAwR 将 PADVB 的一个广播周期拆分为多个子事件， 每个子事件包含 1 个数接包17，及多个响应时隙。 为了确定它们之间的定时关系，增加了子事件间隔、响应时隙延迟、响应时隙间隔、响应时隙数目等参数。
图 4.1: PAwR 子事件与响应
4.5.2 广播数据加密
旧版本的规范仅定义了连接模式下的加密，一直没有涉及广播数据的加密。这一新特性为加密广播数据提供了标准化方案。
广播数据的加密、鉴权沿用 CCM 算法，密钥信息通过新定义的 Encrypted Data Key Material 特征进行交换。 加密过的数据再打包到现有的 “AD 结构”里发送。
此特性可由 App 实现。
4.6 其它
4.6.1 广播时 Coded PHY 选择
当使用 Coded PHY 发送广播时，5.4 以前的 HCI 无法指定 S=2 或者 S=8。5.4 补上了这一“漏洞”。
SDK 一直支持18
通过 API ll_set_adv_coded_scheme 选择 S=2 或者 S=8。