蓝牙技术原理与测试(中文)
56页1、 蓝牙技术原理与测试蓝牙技术原理与测试 摘要:摘要: ?文前部分详细讲述了蓝牙的射频、基带和协议的关键技术。内容涵盖蓝牙调制方 式、数据包的构成、跳频序列、网络拓扑结构、核心协议以及纠错编码机制。后半部 分核心为蓝牙规范的 23个测试项目。作者对此做了系统规类,对每个测试项从测试目 的、测试设置、测试方法到测试结果进行阐述。文?还对蓝牙的音频测试和生产线测 试做了简单介绍。 罗德与施瓦茨中国有限公司培训中心 I 唐彦波 I 1 引言. - 1 - 2 概述. - 1 - 3 蓝牙应用举例. - 1 - 4 蓝牙关键技术. - 2 - 4.1 蓝牙网络拓扑结构. - 2 - 4.1.1 微微网. - 2 - 4.1.2 散射网. - 2 - 4.2 协议体系. - 3 - 4.2.1 物理硬件部分. - 3 - 4.2.2 核心协议. - 4 - 4.2.3 高层协议. - 4 - 4.3 蓝牙调制方式. - 5 - 4.3.1 GFSK. - 5 - 4.3.2 /4-DQPSK 和 8DPSK. - 6 - 4.4 频率范围和信道. - 7 - 4.5 跳频序列和跳频机制. - 7
2、- 4.5.1 跳频周期. - 7 - 4.5.2 自适应跳频技术. - 7 - 4.6 蓝牙数据包. - 8 - 4.6.1 蓝牙链路 SCO和 ACL - 8 - 4.6.2 蓝牙前导接入码. - 9 - 4.6.3 蓝牙数据包结构. - 9 - 4.6.3.1 蓝牙单时隙、多时隙结构. - 9 - 4.6.3.2 V1.2 标准数据包结构 - 10 - 4.6.3.3 EDR数据包结构 - 11 - 4.7 蓝牙编址. - 12 - 4.7.1 蓝牙地址. - 12 - 4.7.2 从节点地址. - 13 - 4.8 蓝牙状态. - 13 - 4.8.1 蓝牙待命状态. - 14 - 4.8.2 连接状态. - 14 - 4.8.3 蓝牙状态转换. - 15 - 4.9 蓝牙纠错机制. - 16 - 4.10 蓝牙技术特征总结. - 17 - 4.10.1 蓝牙技术的优势. - 17 - 4.10.2 蓝牙的劣势. - 17 - 4.10.3 蓝牙的技术性能参数(V1.2) - 17 - 5 蓝牙射频测试. - 18 - 5.1 R日?、法国、 西班牙使用23个rR7隔为1 MH
3、z的频道,载频分别2473+kMHz,2454+kMHz,2449+ kMHz (k=0, 1,,22)。信道 由在79个或者23个RF信道中跳变的PN跳变序列识别。 4.5 跳频序列和跳频机制跳频序列和跳频机制 24 GHz的ISM频段中还有80211b,HomeRF及微波炉、无绳电话等电子设备, 为了与这些设备兼容,以及有效利用频谱、防止通信设备之间相互干扰,蓝牙采用 了自适应跳频AFH(Adaptive Frequency Hopping),先?后说LBT(Listen Before Talk)、功率控制等一系列独特的措施克服干扰,避免冲突。 4.5.1 跳频周期跳频周期 每个微微网的跳变序列是唯一的,由主设备的Bluetooth设备地址决定。跳变序列的 相位由主设备的时钟决定。在微微网中,所有单元都在时间上和跳频上与信道同 步。信道 分 为 时隙,每个时隙长625u s 。每个时隙相应地有一个跳频频率,通常 跳频速率为1600跳/秒。时隙数根据微微网中主设备的Bluetooth时钟决定。时隙数从 0到227-1,周期为2“。系统使用TDD方案来使主设备和从设备交替传送,主设备只
4、 在偶数时隙开始传送信息,从设备只在奇数时隙开始传送,信息包的开始对应于时 隙的开始。 4.5.2 自适应跳频技术自适应跳频技术 自适应跳频技术是建立在自动信道质量分析基础上的一种频率自适应和功率自适应 控制相结合的技术。他能使跳频通信过程自动避开被干扰的跳频频点,并以最小的 发射功率、最低的被截获概率,达到在无干扰的跳频信道上长时间保持优质通信的 目的。所谓频率自适应控制是在跳频通信过程中,拒绝使用那些曾经用过但是传输 不成功的跳频频率集中的频点,即实时去除跳频频率集中被干扰的频点,使跳频通 信在无干扰的可使用的频点上进行,从而大大提高跳频通信中接收信号的质量。 蓝牙 AFH 的步骤 由设备识别、信道分类、分类信息交换、自适应跳频 4 部分组成。如图所示。 罗德与施瓦茨中国有限公司培训中心 - 8 -唐彦波 - 8 - 图5 蓝牙AFH的步骤图 ? 设备识别 当一个从设备接入微微网时,在进行通信之前,首先由链路管理协议(LMP) 交换信息,以确定通信双方的设备是否支持AFH模式。LMP信息中包?了二者 通信应使用的最小信道数。主机按LMP协议先询问从设备是否支持AFH,当从 设备回答
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