蓝牙技术基础_教学课件 喻宗泉 第3章 蓝牙发射和接收技术

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2、介绍蓝牙发射和接收知识本章内容3.1蓝牙无线传播规范3.1.1频段分配3.1.2蓝牙设备及其收发功能3.1.3蓝牙无线电信号的发送与接收3.2蓝牙调制方式3.2.1无线调制技术规范3.2.2高斯滤波移频键控GFSK3.3物理信道与链路3.3.1物理信道概述3.3.2信道控制3.3.3物理链路及其管理3.3.4蓝牙网络连接及网络控制3.4跳频选择和蓝牙地址3.4.1跳频选择3.4.2蓝牙单元编址3.5蓝牙语音通信3.5.1脉冲编码与调制3.5.2对数PCM编码与译码3.5.3连续变化斜率增量调制编码与译码3

3、.5.4错误处理3.5.5信号电平和话音质量3.6小结序言蓝牙技术选择的是工业——科学——医药ISM频段作为自己的传播信道，这是一个不用付费、不用申请的自由频段，易于被各国政府认可并接受。本章介绍蓝牙在这一频段上发送和接收的一些技术问题，包括无线传播规范、调试方式、物理信道的控制与链接、跳频选择和语音通信等等。蓝牙发送和接收所涉及的这些技术问题，实际上是要求生产厂家生产的蓝牙产品，以达到互连、互操作为目标，在统一的物理层基础上满足统一的规范要求。3.1蓝牙无线传播规范蓝牙无线传播规范有三个方面的内容：频段

4、分配；蓝牙设备的收发功能；蓝牙无线电信号的发送和接收。3.1.1频段分配蓝牙运行信道是不用营运批准的2.4GHzISM频段，但是世界上却有两种不同的频段定义。大多数国家将频段定义成2.400~2.4835GHz；法国等少数国家将频段定义成2.4465~2.4835GHz。蓝牙规范为了适应两种不同的频段定义，提出了两种蓝牙运行信道的分配方案。对2.400~2.4835GHz的频段分配了79个跳频信道，每个信道带宽1MHz；对2.4465~2.4835GHz的频段分配了23个跳频信道，每个信道带宽1MHz。蓝

5、牙规范为信道分配设计了专门的跳频算法。由于不同跳频频段的设备不能兼容，蓝牙SIG当前正在做工作，企图说服各国政府调整自己的频率划分，让全世界运行在一个频率上，便于蓝牙产品畅通无阻地进入到世界各个角落。表3-1列出了信道分配方案。为了减少频率带以外的干扰和辐射，信道系统都留有保护带，例如79信道系统，上、下保护带分别是3.5MHz和2MHz。3.1.2蓝牙设备及其收发功能(1)1．跳频技术跳频技术是把频带分成若干个“跳频信道”(HopChannel)，在发射和接收的一次连接中，无线电发射器和接收器按照一定的

6、码序列不断地从一个信道跳到另一个信道，这种信道的跳动就称为跳频技术。发射方和接收方双方约定好跳频的时刻和方法，其它的干扰由于是随机的，不可能按频率跳动的同一规律对蓝牙发生干扰。跳频技术中使用的码序列又称为“伪随机码”——假的随机码，对于79信道跳频方案，信道分配频率公式为：f=2402+kMHz，k=0，…，78则伪随机码（或称伪随机序列）为2402，2403，2404，…2480MHz发射和接收按照伪随机序列进行跳频，虽然能够有效地抑制干扰，但在每一个频率上的干扰总还存在，伪随机码相邻两个频率仅差1MH

7、z，反映出跳频瞬间的频带宽度较窄。解决这个问题的办法是使用跳频扩展频谱技术（FHSS：FrequencyHoppingSpreadSpectrum。跳频的次数与系统的稳定有很大的关系：跳频过慢，每一频率上所能受到干扰的几率就更多；跳频过快，发送器和接收器来不及发送或接收，就会丢失数据。跳频次数在理论上确定为每秒1600次，伪随机序列有78个信道，是较为适合的参数。蓝牙信号发射距离与蓝牙发送器的功率有密切关系：功率越大，辐射的距离越远。蓝牙无线电波的传输速率额定为1MByte/s，但由于错误校正及环境因素，

8、真正的传输速率约为700kByte/s~800kByte/s。蓝牙无线信号的发送和接收都是由链路管理(LM)软件模块完成的，LM模块携带着链路的建立、鉴权、链路硬件配置及其他一些协议。3.1.2蓝牙设备及其收发功能(2)2.发送接收的软硬件资源蓝牙设备的发送接收功能蓝牙设备由射频单元、链路控制单元、链路管理和主机I/O、主机等组成，如图3-1所示3.1.2蓝牙设备及其收发功能(3)各部分功能如下：射频单元：发射和接收2.4GH