蓝牙无线接入系统

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1、蓝牙无线接入系统～教育资源库个人通信是人类通信的最高目标，它利用各种可能的网络技术，实现人与人之间任何时间、任何地点、任何种类的通信。在近距离通信中，蓝牙（Bluetooth）无线接入技术使无线单元间的通信变得十分容易，将计算机技术与通信技术更紧密地结合在一起，人们可随时随地进行信息的交换与传输。除此之外，蓝牙技术还可为数字网络和外设提供通用接口，以组建远离固定网络的个人特别连接设备群。1.无线频段的选择和抗干扰　　蓝牙技术采用2400~2483.5MHz的ISM（工业、科学和医学）频段，这是因为该频段内没有其它系统的信号

2、干扰，同时频段向公众开放，无须特许；频段在全球范围内有效。世界各国、各地区的相关法规不同，一般只规定信号的传输范围和最大传输功率。对于一个在全球范围内运营的系统，其选用的频段必须同时满足所有规定，使任何用户都可接入，因此必须将所需要素最小化。在满足规则的情况下，可自由接入无线频段，此时，抗干扰问题便变得非常重要。因为2.45GHz　ISM频段为开放频段，使用其中的任何频段都会遇到不可预测的干扰源（如某些家用电器、无绳和汽车开门器等），此外，对外部和其它蓝牙用户的干扰源也应作充分估计。　　抗干扰方法分为避免干扰和抑制干扰。避

3、免干扰可通过降低各通信单元的信号发射电平来达到；抑制干扰则通过编码或直接序列扩频来实现。然而，在不同的无线环境下，专用系统的干扰和有用信号的动态范围变化极大。在超过50dB的远近比和不同环境功率差异的情况下，要达到1Mb/s以上速率，仅靠编码和处理增益是不够的。相反，由于信号在频率（或时间）没有干扰时（或干扰低时）发送，故避免干扰更容易一些。若采用时间避免干扰法，当遇到时域脉冲干扰时，发送的信号将会中止。大部分无线系统是带限的，而在2145GHz频段上，系统带宽为80MHz，可找到一段无明显干扰的频谱，同时利用频域滤波器对

4、无线频带其余频谱进行抑制，以达到理想效果。因此，以频域避免干扰法更为可行。2.多址接入体系和调制方式　　选择专用系统多址接入体系，是因为在ISM频段内尚无统一的规定。频分多址（FDMA）的优势在于信道的正交性仅依赖发射端晶振的准确性，结合自适应或动态信道分配结构，可免除干扰，但单一的FDMA无法满足ISM频段内的扩频需求。时分多址（TDMA）的信道正交化需要严格的时钟同步，在多用户专用系统连接中，保持共同的定时参考十分困难。码分多址（CDMA）可实现扩频，应用于非对称系统，可使专用系统达到最佳性能。直接序列（DS）CDMA

5、因远近效应，需要一致的功率控制或额外的增益，与TDMA相同，其信道正交化也需共同的定时参考，随着使用数目的增加，将需要更高的芯片速度、更宽的带宽（抗干扰）和更多的电路消耗。跳频（FH）CDMA结合了专用无线系统中的各种优点，信号可扩频至很宽的范围，因而使窄带干扰的影响变得很小。跳频载波为正交，通过滤波，邻近跳频干扰可得到有效抑制，而对窄带和用户间干扰造成的通信中断，可依赖高层协议来解决。在ISM频段上，FH系统的信号带宽限制在1MHz以内。为了提高系统的鲁棒性，选择二进制调制结构。由于受带宽限制，其数据速率低于1Mb/s。

6、为了支持突发数据传输，最佳的方式是采用非相干解调检测。蓝牙技术采用高斯型频移键控（GFSK）调制，调制系数为0.3。逻辑1发送正频偏，逻辑0发送负频偏。解调可通过带限FM鉴频器完成。3.媒体接入控制（MAC）　　蓝牙系统可实现同一区域内大量的非对称通信。与其它专用系统实行一定范围内的单元共享同一信道不同，蓝牙系统设计为允许大量独立信道存在，每一信道仅为有限的用户服务。从调制方式可看出，在ISM频段上，一条FH信道所支持的比特率为1Mb/s。理论上，79条载波频谱支持79Mb/s，由于跳频序列非正交化，理论容量79Mb/s不

7、可能达到，但可远远超过1Mb/s。　　一个FH蓝牙信道与一微微网相连。微微网信道由一主单元标识（提供跳频序列）和系统时钟（提供跳频相位）定义，其它为从单元。每一蓝牙无线系统有一本地时钟，没有通常的定时参考。当一微微网建立后，从单元进行时钟补偿，使之与主单元同步，微微网释放后，补偿亦取消，但可存储起来以便再用。不同信道有不同的主单元，因而存在不同的跳频序列和相位。一条普通信道的单元数量为8（1主7从），可保证单元间有效寻址和大容量通信。蓝牙系统建立在对等通信基础上，主从任务仅在微微网生存期内有效，当微微网取消后，主从任务随即

8、取消。每一单元皆可为主/从单元，可定义建立微微网的单元为主单元。除定义微微网外，主单元还控制微微网的信息流量，并管理接入。接入为非自由竞争，625μs的驻留时间仅允许发送一个数据包。基于竞争的接入方式需较多开销，效率较低。在蓝牙系统中，实行主单元集中控制，通信仅存在于主单元与一个或多个从单元之间。