藍(lán)牙關(guān)鍵技術(shù)1跳頻技術(shù)2．4

GHz頻段中還有802．11b，HomeRF及微波爐、無繩電話等電子設(shè)備，為了與這些設(shè)備兼容，藍(lán)牙采用了AFH（Adaptive

Frequency

Hopping），LBT（Listen

Before

Talk）、功率控制等一系列獨(dú)特的措施克服干擾，避免沖突。跳頻通信

FH：Frequency

Hopping跳頻（FH，F(xiàn)requency

Hopping）在無線傳輸中，射頻頻率按照某種特定算法發(fā)生的重復(fù)變化.指在接收或發(fā)送一分組數(shù)據(jù)后，即跳至另一頻點(diǎn)。對(duì)于單時(shí)隙包，藍(lán)牙的跳頻速率為1600跳/秒。對(duì)于多時(shí)隙包，藍(lán)牙的跳頻速率有所下降，但在建立鏈路時(shí)則提高為3200跳/秒。發(fā)展史：（1）是擴(kuò)頻通信的一個(gè)分支，突出優(yōu)點(diǎn)是抗干擾性強(qiáng)，因而很適用于軍事領(lǐng)域。（2）70年代末第一部跳頻電臺(tái)問世，就預(yù)示著其發(fā)展勢(shì)頭銳不可擋。到了８０年代，世界各國(guó)軍隊(duì)普遍裝備跳頻電臺(tái)。3通信的安全性而言，跳頻短波通信比衛(wèi)星通信更為可靠。這是因?yàn)樘峁┬l(wèi)星服務(wù)的機(jī)構(gòu)對(duì)其所屬國(guó)承擔(dān)了戰(zhàn)略責(zé)任，必須受到該國(guó)政府的控制。而跳頻短波通信是完全自主的，因而也是最可信賴的。3

90年代，在軍用跳頻通信領(lǐng)域已相當(dāng)成熟的同時(shí)，跳頻通信的應(yīng)用又拓寬到民用領(lǐng)域。跳頻在GSM中應(yīng)用技術(shù)最初用于軍事傳輸系統(tǒng)，目的是保證安全性和防止擁塞,有效地提高系統(tǒng)質(zhì)量,提高頻率利用率.用在GSM上,主要是用來解決容量以及通話質(zhì)量問題.使用跳頻的背景:網(wǎng)絡(luò)的不斷擴(kuò)容，導(dǎo)致頻率的復(fù)用愈來愈密，頻率規(guī)劃愈來愈難，來自網(wǎng)內(nèi)的干擾愈來愈多頻率復(fù)用度的提高，使本網(wǎng)受網(wǎng)外頻點(diǎn)干擾影響的機(jī)率愈來愈大保持頻點(diǎn)的相對(duì)整潔、干凈使用跳頻可以降低頻率的沖撞機(jī)率使用跳頻可以提高網(wǎng)絡(luò)的容量使用跳頻可以改善通話質(zhì)量跳頻解決容量需求蜂窩系統(tǒng)的原則是不斷的頻率復(fù)用,以最少的頻譜得到最大的容量頻率復(fù)用的緊密帶來---同頻干擾、鄰頻率干擾跳頻B1

||f1BURSTBn

||

fn

Bn-1

||

fn-1……信息通過不斷跳躍改變的頻率來傳輸跳頻是指某次通話所使用載波頻率在一定范圍內(nèi)，按某種規(guī)律跳變。每個(gè)小區(qū)信道組的跳頻功能都能單獨(dú)激活或關(guān)閉。多徑衰落產(chǎn)生于散射的環(huán)境是移動(dòng)通信特有的現(xiàn)象降低傳輸質(zhì)量，是影響網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的關(guān)鍵因素是任何移動(dòng)通信系統(tǒng)都面臨的挑戰(zhàn)多徑衰落（Multipath）34FrequencySignalf1Timef2f3Low

correlationHigh

correlationClosefrequenciesexhibit

similarfading對(duì)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的影響多徑衰落的頻率響應(yīng)跳頻的理論依據(jù)？平滑快衰落環(huán)境跳頻的頻率分集信號(hào)衰落的谷點(diǎn)在不同的頻率出現(xiàn)在不同的位置采用跳頻，每個(gè)突發(fā)脈沖的調(diào)制頻率不同，如果某一頻點(diǎn)發(fā)生了頻率選擇性衰落，則手機(jī)接收的信號(hào)位于谷點(diǎn)的時(shí)間不會(huì)超過一個(gè)burst周期抑制衰落的有效手段：頻率分集F1Non

HoppingHoppingF1Spread

corrupted

burstsF2Corrupted

Bursts平滑、均化干擾跳頻的干擾分集B4f4B3f3B2f2B1f1f4f3f2f1在GSM系統(tǒng)中，小區(qū)中每個(gè)頻點(diǎn)所受的干擾強(qiáng)度和分布是不一樣的，同一路通話的突發(fā)脈沖的載頻的變化，降低了信號(hào)所受的干擾？？？，通話受到的電波干擾被平均否則，移動(dòng)臺(tái)一直工作在固定的頻點(diǎn)上，則整個(gè)通話過程的每一個(gè)突發(fā)脈沖可能都會(huì)受到固定不變的強(qiáng)干擾。FH把干擾分散到了攜帶突發(fā)脈沖的不同載頻上，這種效果被稱為“均化干擾”或“干擾分集”蜂窩網(wǎng)絡(luò)是頻率復(fù)用的，同頻干擾是存在，跳頻使信號(hào)所受的是不連續(xù)的干擾，而非連續(xù)干擾，電波環(huán)境得到了改善。對(duì)于每一個(gè)突發(fā)脈沖所受的干擾是變化的，這一點(diǎn)有利于通話質(zhì)量的提高，否則，整個(gè)通話會(huì)受到很大干擾-----干擾分

散到了攜帶突發(fā)脈沖的不同的載頻上。39非跳頻網(wǎng)絡(luò)中的干擾情形空間上干擾集中在同頻的扇區(qū)時(shí)間上干擾無時(shí)不在用戶受到持續(xù)的干擾解決手段－加大同頻基站的距離代價(jià)－頻率復(fù)用率降低f1f1Interference

areas40空間上干擾分布在各個(gè)扇區(qū)時(shí)間上?干擾無時(shí)不在用戶僅受到臨時(shí)的干擾f1

f2

f3

f4f1

f2

f3

f4f1

f2

f3

f4f

f

f

f1

2

3

4跳頻網(wǎng)絡(luò)中的干擾情形41f1

f2

f3

f4跳頻網(wǎng)絡(luò)中的干擾情形干擾在時(shí)域和空間的分布－干擾分集減少每f1

f個(gè)2

f3

用f4

戶受到干擾的機(jī)率充分發(fā)揮信道編f碼1

f2

和f3

f4交織技術(shù)–平均話音質(zhì)量得以提高f1

f2

f3

f4·

使AGR得以使用GSM系統(tǒng)的跳頻示意圖

采用每幀改變頻率的方法，即每隔4.615

ms改變

載波頻率，亦即跳頻速率為1/4.615

ms=217跳/秒。Bluetooth工作頻段----2

.

4

G

H

z

IS

M

頻段ISM頻段：Industry

Science

and

Medical

Band （工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)學(xué)）。信道數(shù)：79個(gè)（0-78）范圍：2.402GHz-2.480GHz信道間隔：1MHzGeographyRegulatory

RangeRFCha

nelEurope/USA/Japan2400~2483.5MHzf=2402+k

MHz,k=0,…,78France2446.5~2483.5MHzf=2454+k

MHz,k=0,…,22數(shù)據(jù)速率：①1MBit/s

gross②分組交換或電路交換模式③異步數(shù)據(jù)和同步語音功率：①

Class

1:+20dBm

(with

PA)②

Class

2:+4dBm（-6-+4dBm）③

Class

3:0dBm跳頻圖案·跳頻通信時(shí)，收發(fā)雙方必須采用同一種跳頻圖案。三個(gè)條件：·跳頻頻率相同；·跳頻序列相同；·跳頻的時(shí)鐘相同（允許存在一定的誤差）F

H圖案選擇隨機(jī)性：參與FH的每個(gè)頻率出現(xiàn)概率大致相同—抗干擾能力強(qiáng)密鑰量大：FH圖案數(shù)目足夠多正交性好：FH圖案出現(xiàn)頻率重疊的機(jī)會(huì)盡量小，有利于組網(wǎng)和多用戶4、跳頻2.4022.480freqmasterslavetime2.鏈路控制（LC，固件）單元鏈路控制單元鏈路控制單元（即基帶）描述了硬件——基帶鏈路控制器的數(shù)字信號(hào)處理規(guī)范?；鶐ф溌房刂破髫?fù)責(zé)處理基帶協(xié)議和其它一些低層常規(guī)協(xié)議。但是，要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無差錯(cuò)傳輸，F(xiàn)EC就必然要生成一些不必要的開銷比特而降低數(shù)據(jù)的傳送效率。這是因?yàn)閿?shù)據(jù)包對(duì)于是否使用FEC是彈性定義的。報(bào)頭總有占1/3比例的FEC碼起保護(hù)作用，其中包含了有用的鏈路信息。在目前藍(lán)牙產(chǎn)品中，人們使用了3個(gè)IC分別作為連接控制器、基帶處理器以及射頻傳輸／接收器，此外還使用了30～50個(gè)單獨(dú)調(diào)諧元件。基帶鏈路控

制器負(fù)責(zé)處理基帶協(xié)議和其它一些低層常規(guī)協(xié)議。它有3種糾錯(cuò)方案：1/3比例前向糾錯(cuò)（FEC）碼、2/3比例前向糾錯(cuò)碼和數(shù)據(jù)的自動(dòng)請(qǐng)求重發(fā)（ARQ）方案。采用FEC（前向糾錯(cuò)）方案的目

的是為了減少數(shù)據(jù)重發(fā)的次數(shù)，降低數(shù)據(jù)傳輸負(fù)載。3.鏈路管理（軟件）單元鏈路管理（LM）軟件模塊攜帶了鏈路的數(shù)據(jù)設(shè)置、鑒權(quán)、鏈路硬件配置和其它一些協(xié)議。LM能夠發(fā)現(xiàn)其它遠(yuǎn)端LM并通過LMP（鏈路管理協(xié)議）與之通信。LM模塊提供如下服務(wù)：發(fā)送和接收數(shù)據(jù)；請(qǐng)求名稱；鏈路地址查詢；建立連接；鑒權(quán)；鏈路模式協(xié)商和建立；決定幀的類型。此外，還控制設(shè)備的工作狀態(tài)即呼吸（Sni

f）、保持（Hold）和休眠（Park）三種模式。將設(shè)備設(shè)為呼吸模式，Master（主機(jī)）只能有規(guī)律地在特定的時(shí)隙發(fā)送數(shù)據(jù)Slave降低了從Pioconet“收聽”消息的速率，“呼吸”間隔可以依應(yīng)用要求做適當(dāng)調(diào)整；Hold模式，Master可把Slave置為Hold模式，在這種模式下，只有一個(gè)內(nèi)部計(jì)數(shù)器在工作。Slave也可主動(dòng)要求置為Hold模式。一旦處于Hold模式的單元被激活，則數(shù)據(jù)傳遞也立即重新開始。Hold模式一般被用于連接好幾個(gè)Piconet的情況下或者耗能低的設(shè)備，如溫度傳感器。在Park模式下，設(shè)備依然與Piconet同步但沒有數(shù)據(jù)傳送。工作在Park模式下的設(shè)備放棄了MAC地址，偶爾收聽Master的消息并恢復(fù)同步、檢查廣播消息藍(lán)牙基帶技術(shù)支持兩種連接類型：同步定向連接（SCO，Synchronous

Connection

Oriented）類型，主要用于傳送話音；異步無連接（ACL，Asynchronous

Connectionless）類型，主要用于傳送數(shù)據(jù)包。藍(lán)牙基帶部分在物理層為用戶提供保護(hù)

和信息保密機(jī)制。鑒權(quán)基于“請(qǐng)求——響應(yīng)”運(yùn)算法則鑒權(quán)是藍(lán)牙系統(tǒng)中的關(guān)鍵部分，它允許用戶為個(gè)人的藍(lán)牙設(shè)備建立一個(gè)信任域，比如只允許主人自己的筆記本電腦通過主人自己的移動(dòng)電話通信。加密被用來保護(hù)連接的個(gè)人信息。密鑰由程序的高層來管理。網(wǎng)絡(luò)傳送協(xié)議和應(yīng)用程序可以為用戶提供一個(gè)較強(qiáng)的安全機(jī)制。4.軟件（協(xié)議棧）單元藍(lán)牙的軟件（協(xié)議棧）單元是一個(gè)獨(dú)

立

的操作系統(tǒng)，不與任何操作系統(tǒng)捆綁。必須符合已經(jīng)制定好的藍(lán)牙規(guī)范。藍(lán)牙規(guī)范是為個(gè)人區(qū)域內(nèi)的無線通信而制定的協(xié)議，它包括兩部分：第一部分為核心（Core）部分，用以規(guī)定諸如射頻、基帶、連接管理、業(yè)務(wù)搜尋（service

discovery）、傳輸層以及與不同通信協(xié)議間的互用、互操作性等組件；第二部分為協(xié)議子集（Profile）部分，用以規(guī)定不同藍(lán)牙應(yīng)用（也稱使用模式）所需的協(xié)議和過程。藍(lán)牙規(guī)范的協(xié)議棧仍采用分層結(jié)構(gòu)，分別完成數(shù)據(jù)流的過濾和傳輸、跳頻和數(shù)據(jù)幀傳輸、連接的建立和釋放、鏈路的控制、數(shù)據(jù)的拆裝、業(yè)務(wù)質(zhì)量（QoS）、協(xié)議的