Bluetoothチャネルとは？
「Bluetoothチャネル」という言葉は、通常、プロトコルが2.4GHz ISMバンド内で使用する79個の1MHzスライス（BLEでは40個の2MHzスライス）のいずれかを指します。各スライスは、交通量の多い高速道路の狭い車線のようなものと考えてください。すべてのパケットは1つのレーンを選択し、送信中はそのレーンに留まり、次のパケットのために別のレーンに移動することもあります。このセクションでは、これらのレーンが、多くのエンジニアが認識している以上に重要である理由の基礎を説明します。

Classic BluetoothからLow Energyへ：2つのファミリー、2つのマップ
Classic Bluetooth（BR/EDR）とBluetooth Low Energy（BLE）はどちらも2402～2480MHzの周波数帯域を占有しますが、スペクトルの割り当て方法は異なります。 BR/EDRは0～78の番号が付けられた79個の隣接する1MHzチャネルを使用しますが、BLEは0～39の番号が付けられた40個のチャネルを使用します。各チャネルは2MHz幅です。この重複は意図的なものです。従来の共存フィルタにより、BLEアドバタイザーがBR/EDR音声リンクを侵害することがないようにしています。つまり、チャネル番号は単なる記録管理ではなく、自己干渉に対する最前線の防御策なのです。

アドバタイジングチャネル：BLEの玄関口
BLEは、チャネル37、38、39をアドバタイジングパケット用に予約しています。これらの周波数帯はそれぞれ2402MHz、2426MHz、2480MHzで、Wi-Fiの重複しない3つの20MHzチャネル（1、6、11）を避けるために意図的に間隔が空けられています。Wi-Fiを幅広のトラック3台と例えると、BLEのアドバタイザーは、その間を縫うように走る幅の狭いバイクです。この間隔は冗長性も提供します。2402MHzが電子レンジによって妨害されたとしても、2426MHzと2480MHzはまだ使える可能性があります。

適応型周波数ホッピング：動く標的
Classic Bluetoothは、干渉を回避するために適応型周波数ホッピング（AFH）を使用します。マスターデバイスは「不良チャネルマップ」を維持し、各ホップでノイズの多いレーンをスキップします。このマップは625µsごとに更新されるため、チャネル22を点灯させるコードレス電話は数ミリ秒以内にブラックリストに登録されます。一方、BLE接続は37のデータチャネル（0～36）間のみをホッピングし、アドバタイジングトリプレットには影響を与えません。その結果、衝突がほとんどない2つの独立したトラフィックストリームが生成されます。

チャネルの分類：良い、悪い、そして厄介な
すべてのレーンが同じではありません。RF伝搬、アンテナのデチューン、規制マスクによって、チャネルが「良い」から「悪い」に格下げされる可能性があります。例えば、NordicのSoftDeviceは、パケットエラー率とRSSIヒストグラムに基づいて、使用可能、不明、不良、非常に不良の4段階の分類を使用します。「非常に不良」とマークされたチャネルでもデータは伝送される可能性がありますが、変調指数が低く、再送信が必要になります。現場でこれらの分類を監視すると、意外な原因が見つかることがよくあります。例えば、2440MHzを遮る金属製の棚や、高調波によって2470MHzが埋もれてしまうLEDドライバなどです。

Wi-FiとZigbeeの共存
Wi-Fiチャネルは20MHz幅で、中心周波数は2412MHz、2437MHz、2462MHzです。BLEアドバタイザーを2426MHzに配置すると、Wi-Fiチャネル6と11の間、つまりRFスイートスポットにちょうど位置します。一方、Zigbeeは2405MHzから始まる2MHzのチャネルを使用します。重複は避けられませんが、BLEのパケット周期は短い（80～376マイクロ秒）ため、衝突は短時間で発生し、壊滅的な事態になることはほとんどありません。実際のスペクトルアナライザでは、Zigbeeクラスターは密集した「草むら」のように表示されますが、BLEパケットは鋭く孤立したスパイクとして表示されます。

方向探知チャネル：BLE 5.1以降
BLE 5.1では、データチャネル0～36にコンスタントトーン拡張（CTE）が導入されました。これらの拡張により、1メートル未満の屋内測位のための到来角（AoA）と出発角（AoD）の計算が可能になります。CTEはCRCの後に追加され、チャネルのごく一部を占めるため、従来のデバイスでは無視されます。つまり、チャネルはペイロードを運ぶだけでなく、空間メタデータも運ぶようになったということです。

規制と認証のニュアンス
規制は地域によって異なります。 FCCはチャネル0～78（Classic）または0～39（BLE）で20dBmのEIRPを許容していますが、欧州ではチャネル0～10を除きBLEを10dBmに制限しています。そのため、製品の認証にはチャネル固有の電力テーブルが必要です。世界中で販売されているBluetoothモジュールには、欧州のビーコンパケットを検出すると出力電力を自動的にクランプするファームウェアが搭載されています。これは、チャネルが周波数以上のものを決定するということを証明しています。

チャネル関連の問題のトラブルシューティング
通信範囲が狭くなったり、ペアリングに失敗したりした場合、最初の診断手順はチャネルスイープです。ハンドヘルドスペクトラムアナライザを使用すれば、特定のレーンがチャネル6に停車しているWi-Fiルーターによって恒久的に「赤」になっているのか、それとも電子レンジの2.45GHzマグネトロンによって断続的にブロックされているのかがわかります。よりクリーンなチャネルに切り替えることで、コードを1行も変更せずにパフォーマンスが回復することがよくあります。

将来のチャネルイノベーション
Bluetooth 5.4では、周期的アドバタイジング・ウィズ・レスポンス（PAwR）が追加され、数千個の低消費電力センサーが同期し、衝突のない状態で同じアドバタイジングチャネルを共有できるようになりました。また、SIG会議での議論では、干渉が少ない場合に隣接する2つのレーンを借用することでスループットを向上させる動的チャネルボンディングの可能性が示唆されています。