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蓝牙 (Bluetooth) 技术的基础

专家
2009-03-17 17:09:12    评分
蓝牙 (Bluetooth) 技术的基础

 

   这次我们来谈谈技术成熟的蓝牙技术, 主要将从它的特点, 系统构成, 特别是物理层方面来讨论一下这个技术, 最后也稍微谈一下蓝牙技术的发展.

. 蓝牙的规格

规格有1.0b, 1.0b+CE, 1.1, 2.0+EDR, 2.1+EDR5个规格

 

 

Bluetooth 版本

制定年

修改内容

V1.0

1999

 

V1.1

2002

1.0版本的完善

V1.2

2003

追加了与无线LAN干扰的内容

V2.0+EDR

EDR: Enhanced Data rate

2004

通信速度提高了3-4倍, 至2-3Mbps

V2.1+EDR

2007

制定了超低功耗的标准, 已适用无线鼠标, 键盘等设备

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

表1 bluetooth 各个版本

 

. 特点

1. Class的概念

Class

电波强度

通信距离

Class1

100mW

100m

Class2

2.5mW

10m

Class3

1mW

1m

 Class1-3, 随着电波强度增强, 通信距离也变强. 根据香农定理, 发送功率越强, 在相等的带宽和通信速度的情况下, 可通信距离也越远.

 

2. 数据通信和话音通信同时进行

蓝牙和其他的通信方式不同, 它在诞生之初就支持数据通信和话音通信. 数据通信用ACL(Asynchronous Connection Less)链接, 这是packact交换型的传输方式, 支持1对多通信.

话音通信用SCO( Synchronous Connection Oriented)链接, 它通过图1中链路管理协议层来设定通信message通信, 所以其实感觉就是有点预约制的味道, 一个网络里, 同时最多支持3个SCO链路. 通过两个不通的链路层, 两者可分别同时进行通信.

下图为蓝牙技术的协议层,

 

 

 

物理层

基带层

话音层

逻辑链路管理层

链路管理层

图1 蓝牙协议

 

3. 网络的构成

蓝牙网络有master 和Slave构成, 多台终端可与主机同时通信: 最大7台终端可与主机通信.这种网络称为Piconet, 网络里, 只能主机和终端间相互通信, 终端之间不能通信.

 

4. 较强的电波抗干扰性能

由于蓝牙使用的是2.4G通用频段, 所以如何抗干扰也是它诞生之初的一个课题, 它采用了跳频扩展功能(FH-SS), 在1秒分成1600个区间(每个区间 625us), 在n个channel(每个ch带宽1MHz) 之间切换,  蓝牙可使用的频带可总共分为79个channel.

  

 

 图2 FH-SS信号传输示意图 (上图为625us间隔看到的波形, 下图为1s内观测到的波形)

 

 

为什么采用这种方式呢? 首先频率不断的跳变, 所以大大减少了其他电波的干扰, 其次, 采用Hopping方式可实现低功率工作.

 

三, 系统构成

 

点击看大图

 

图3 蓝牙系统图

 

 

 

CSR公司推出的BlueCore7, 大小仅3.2mm*3.6mm. 支持Bluetooth v2.1+EDR, 并且支持蓝牙低功耗规格, 带有eGPS功能和FM接发送功能, 接收敏感度达到-110dBm, 最大输出达+4.5dBm, 利用这个功能, 可以方便实现在驾车的时候, 将MP3的音乐传输到汽车音响播放.

带有相似功能的模块,其他公司也有产品推出, 比如Broadcom公司今年最新推出了BCM2048. 通过ARM制的CPU核心, 可以切换GPS,蓝牙各个模块电路的工作.

 

四, 蓝牙技术的改进

作为2.4GHz频带技术的一员, 由于应用市场的广阔, 蓝牙从一开始被赋予了很大的期待, 早些年阻碍蓝牙发展的3大因素: 芯片价格, 功耗, 传输速度. 现在随着集成度的不断提高, 芯片的价格和尺寸都有了大大的降低, 将生活中很多有线的东西转换为无线. 至于功耗, 已经有 Bluetooth Low Energy 无线标准推出. 信号传输功耗分为Peak, Average, Idle模式

具体标准又分为”双模模式”和”单模模式”2类, 单模模式的集成度非常高, 使蓝牙的成本大大降低, 比如普通的CR2032纽扣电池, 就可以驱动数月等. 双模模式一般应用在手机, 电脑等设备. 降低功耗, 除了在便携性上带来优势外, 个人觉得还有另外一个优点: 安全性.

这也是早些年伴随着工程师的难题, 比如hotspot现象和Window现象. 前者指无线设备靠人的大脑过近, 大脑可能会产生头痛的现象.而后者指某个特定的频率信号流过大脑时, 脑细胞的钾离子可能流失. 今后随着功耗不断降低, 无线设备对人体的安全性将大大提高.




关键词: 蓝牙     Bluetooth     技术     基础     通信    

菜鸟
2009-03-25 16:41:44    评分
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2009-04-14 20:55:14    评分
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