关于蓝牙spec5.3中“白话”和“去白话

一、前言

今天分享的话题是在蓝牙spec5.3中有关于“白话”和“去白话”这一名词，做过这方面研究的相信都有所了解，在BLE中bit stream processing的处理流程就有包含这一过程，如下图所示。其最终终目的很简单就是为了让发视和接收的数据不要重复的出现0和1，降低数据的冗余性。例如:0b0000000或0b1111111,那其原理究竟是什么呢，小编头铁非要一探究竟！

二、何为白话

“白化”这个词最早来源于信号处理领域，跟其中最常见的一种噪声——白噪声有很大的联系。在信号处理理论中，白噪声指的是一种在不同频率都有相同功率的随机信号，即其功率谱密度为常数，功率与频率无关。“白噪声”这个名字来源于白光，白光包含了光谱中所有的颜色,其功率谱密度也呈平坦状，类似地，“白噪声”这种噪声中包含了所有频率的噪声，因此被冠上了“白”的称号。其他不满足该功率谱密度特性的噪声也被称为有色噪声，类似于非白光的其他颜色光。

上述关于白色信号（白光，白噪声）的定义是一个通俗的定义，其严格数学定义为：一个随机向量w称为一个白色随机向量当且仅当其平均值函数为0且自相关函数为一个单位矩阵的倍数。简单来讲，就是该信号的平均值为0，且各个分量之间互不相关。

当然这些解释都是网上可以找到的，无非就是信号处理的一种手段，在“机器学习”领域中对数据处理经常会用到，但其实现方式是怎样的呢？不妨看看下图，这是spec里的一种算法，从图中不难理解，是通过线性反馈移位的方式来处理数据，以达到白话效果。

三、白话代码实现方式

那这种算法在代码里是怎么体现的呢，以下是一些白话处理的相关sample，希望对大家理解起来有帮助：

sample1

#include Datawhitening.h

static unint8_t WhiteningKeyMSB = 0x01;
static unint8_t WhiteningKeyLSB = 0xFF;
void RadioComputeWhitening(uint8_t *buffer, uint16_t bufferSize)
{
 uint8_t i = 0;
 uint16_t j= 0;
 uint8_t WhiteningKeyMSBPrevious = 0;
 
 for(j=0;j> 5) & 0x01);
   WhiteningKeyLSB = ((WhiteningKeyLSB >> 1) & 0xFF) | ((WhiteningKeyMSBPrevious << 7) & 0x80);
  }
 }
}

 

sample2

 

uint8_t swapBits(uint8_t a)
{
    uint8_t v = 0;
    if (a & 0x80)
        v |= 0x01;
    if (a & 0x40)
        v |= 0x02;
    if (a & 0x20)
        v |= 0x04;
    if (a & 0x10)
        v |= 0x08;
    if (a & 0x08)
        v |= 0x10;
    if (a & 0x04)
        v |= 0x20;
    if (a & 0x02)
        v |= 0x40;
    if (a & 0x01)
        v |= 0x80;
    return v;
}
 
/**
 * @brief   Implements whitening with LFSR
 * @note
 * @param   data:   location of the data to be whiten
 *          len:    data length
 *          whitenCoeff:    whitening coefficient
 *          它是一种7位线性移位反馈样式，并通过等于（channelNum << 1）+ 1的值进行初始化
 * @retval
 */
void bleWhiten(uint8_t *data, uint8_t len, uint8_t whitenCoeff)
{
    uint8_t m;
    while (len--)
    {
        for (m = 1; m; m <<= 1)
        {
            if (whitenCoeff & 0x80)
            {
                whitenCoeff ^= 0x11;
                (*data) ^= m;
            }
            whitenCoeff <<= 1;
        }
        printf("0x%x 
 ", *data);
        data++;
    }
}　　

      审核编辑：彭静