蓝牙技术及其原理瞄述

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1、蓝牙技术及其原理综述Ｉｎｔｅｒｎｅｔ和移动通信的迅速发展，使人们对电脑以外的各种数据源和网络服务的需求日益增长。蓝牙作为一个全球开放性无线应用标准，通过把网络中的数据和语音设备用无线链路连接起来，使人们能够随时随地实现个人区域内语音和数据信息的交换与传输，从而实现快速灵活的通信。一、蓝牙出现的背景早在１９９４年，瑞典的Ｅrｉｃｓｓｏｎ公司便已经着手蓝牙技术的研究开发工作，意在通过一种短程无线链路，实现无线电话用ＰＣ机、耳机及台式设备等之间的互联。１９９８年２月，Ｅｒｉｃｓｓｏｎ、Ｎｏｋｉａ、Ｉｎｔｅｌ、Ｔｏｓｈｉｂａ和ＩＢＭ共同组建特别兴趣小组。在此之后，３Ｃｏｍ、Ｌｕｃｅｎ

2、ｔ、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ和Ｍｏｔｏｒｏｌａ也相继加盟蓝牙计划。它们的共同目标是开发一种全球通用的小范围无线通信技术，即蓝牙。它是针对目前近距的便携式器件之间的红外线链路（ｉｎｆｒａｒｅｄｌｉｎｋ，简称ＩｒＤＡ）而提出的。应用红外线收发器链接虽然能免去电线或电缆的连接，但是使用起来有许多不便，不仅距离只限于１～２ｍ，而且必须在视线上直接对准，中间不能有任何阻挡，同时只限于在两个设备之间进行链接，不能同时链接更多的设备。"蓝牙"技术的目的是使特定的移动电话、便携式电脑以及各种便携式通信设备的主机之间在近距离内实现无缝的资源共享。蓝牙是一个开放性的无线通信标准，它将取代目前多种电缆连

3、接方案，通过统一的短程无线链路，在各信息设备之间可以穿过墙壁或公文包，实现方便快捷、灵活安全、低成本小功耗的话音和数据通信。它推动和扩大了无线通信的应用范围，使网络中的各种数据和语音设备能互连互通，从而实现个人区域内的快速灵活的数据和语音通信。二、蓝牙中的主要技术蓝牙技术是一种无线数据与语音通信的开放性全球规范，它以低成本的近距离无线连接为基础，为固定与移动设备通信环境建立一个特别连接的短程无线电技术。其实质内容是要建立通用的无线电空中接口（ｒａｄｉｏａｉｒｉｎｔｅｒｆａｃｅ）及其控制软件的公开标准，使通信和计算机进一步结合，使不同厂家生产的便携式设备在没有电线或电缆相互连接

4、的情况下，能在近距离范围内具有互用、互操作的性能（ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ）。"蓝牙"技术的作用是简化小型网络设备（如移动ＰＣ、掌上电脑、手机）之间以及这些设备与Ｉｎｔｅｒｎｅｔ之间的通信，免除在无绳电话或移动电话、调制解调器、头套式送／受话器、ＰＤＡ、计算机、打印机、幻灯机、局域网等之间加装电线、电缆和连接器。此外，蓝牙无线技术还为已存在的数字网络和外设提供通用接口以组建一个远离固定网络的个人特别连接设备群。蓝牙的载频选用在全球都可用的２.４５ＧＨｚ工业、科学、医学（ＩＳＭ）频带，其收发信机采用跳频扩谱（ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＨｏｐｐｉｎｇＳｐｒｅａｄＳｐｅｃｔｒｕｍ）

5、技术，在２.４５ＧＨｚＩＳＭ频带上以１６００跳／ｓ的速率进行跳频。依据各国的具体情况，以２．４５ＧＨｚ为中心频率，最多可以得到７９个１ＭＨｚ带宽的信道。在发射带宽为１ＭＨｚ时，其有效数据速率为７２１ｋｂｉｔ／ｓ，并采用低功率时分复用方式发射，适合３０英尺（约１０ｍ）范围内的通信。数据包在某个载频上的某个时隙内传递，不同类型的数据（包括链路管理和控制消息）占用不同信道，并通过查询（ｉｎｑｕｉｒｙ）和寻呼（ｐａｇｉｎｇ）过程来同步跳频频率和不同蓝牙设备的时钟。除采用跳频扩谱的低功率传输外，蓝牙还采用鉴权和加密等措施来提高通信的安全性。蓝牙支持点到点和点到多点的连接，可采用无线方式

6、将若干蓝牙设备连成一个微微网（Ｐｉｃｏｎｅｔ），多个微微网又可互连成特殊分散网，形成灵活的多重微微网的拓扑结构，从而实现各类设备之间的快速通信。它能在一个微微网内寻址８个设备（实际上互联的设备数量是没有限制的，只不过在同一时刻只能激活８个，其中１个为主７个为从）。蓝牙技术涉及一系列软硬件技术、方法和理论，包括无线通信与网络技术，软件工程、软件可靠性理论，协议的正确性验证、形式化描述和一致性与互联测试技术，嵌入式实时操作系统（ＥｍｂｅｄｄｅｄＲＴＯＳ），跨平台开发和用户界面图形化技术，软硬件接口技术（如ＲＳ２３２，ＵＡＲＴ，ＵＳＢ等），高集成、低功耗芯片技术等。三、蓝牙系统组

7、成蓝牙系统一般由天线单元、链路控制（固件）单元、链路管理（软件）单元和蓝牙软件（协议栈）单元四个功能单元组成。１．天线单元蓝牙要求其天线部分体积十分小巧、重量轻，因此，蓝牙天线属于微带天线。蓝牙空中接口是建立在天线电平为０ｄＢ的基础上的。空中接口遵循ＦｅｄｅｒａｌｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＣｏｍｍｉｓｓｉｏｎ（简称ＦＣＣ，即美国联邦通信委员会）有关电平为０ｄＢ的ＩＳＭ频段的标准。如果全球电平达到１００ｍｗ以上，可以使用扩展频谱功能来增加一些补充业务。频谱扩展功能是通过起始频率为２.４０２ＧＨｚ，终止频率