藍牙系統組成

藍牙系統一般由無線射頻（天線）單元、基帶（鏈路）控制單元、鏈路管理單元和藍牙軟件（協議棧）單元四個功能單元組成。無線射頻單元藍牙射頻規范規定了藍牙射頻頻段、調制方式、調頻頻率、發射功率、接收機靈敏度等參數。藍牙的無線射頻單元負責數據的發射和接收，特點是短距離、低功耗、體積小、重量輕。藍牙系統采用全向天線，支持點到多點的通信，使得多臺藍牙設備可以分享網絡資源；支持終端的移動性，更容易查詢和發現設備。信號傳輸不受視距的影響，易于組網。藍牙設備有3個功率級別：1級功率的藍牙設備發射功率為100mW（20dB）；2級功率的藍牙設備發射功率為2.5mW（約4dB）；3級功率的藍牙設備發射功率為1mW（0dB）。我國的藍牙射頻頻段最低頻率為2.402GHz，最高頻率為2.48GHz。藍牙每個頻道帶寬為1MHz,相鄰頻道中心頻率間隔為1MHz。為減小帶外的輻射和干擾，保留的上、下保護頻帶分別為3.5MHz和2MHz。

基帶（鏈路）控制單元：藍牙設備發送數據時，基帶部分將來自高層協議的數據進行信道編碼，向下傳給射頻進行發送；接收數據時，射頻將經過解調恢復空中數據并上傳給基帶，基帶再對數據進行信道解碼，向高層傳輸。（1）基帶分組編碼格式基帶分組編碼遵循小端格式，如圖所示。b0是最低有效位LSB(LeastSignificantBit)，MSB(MostSignificantBit)是最高有效位，LSB寫在最左邊，MSB寫在最右邊。射頻電路最先發送LSB，最后發送MSB。基帶控制器認為來自高層協議的第一bit是b0，射頻發送的第一bit也是b0。各數據段都是以LSB最先發送的。例如，二進制序列b2b1b0=011中的“1”(b0)首先發送，最后才是“0”(b2)。（2）藍牙設備編址每個藍牙設備都分配了一個48位的地址，即藍牙地址。使用中把藍牙地址分成了三段：

低24位地址段（LAP）高8位地址段（UAP）未定義16位地址段（NAP）其中，UAP和NAP為生產廠商的惟一標識碼，由藍牙權威部門分配給不同的廠商；而LAP由生產廠商自由分配。（3）網絡建立藍牙鏈路控制器的各種狀態及其關系如圖所示。鏈路控制器有兩個主要狀態：兩個主要的狀態：(1)待機(standby)：默認狀態。這是一個低功率狀態，只有一個本地時鐘在工作。(2)連接(connection)：設備作為主站或從站連到微微網。連接狀態是指連接已經建立，數據分組可以雙向傳輸的狀態。在這種狀態下，通信的主從雙方都使用主設備接入碼和時鐘，跳頻方案采用信道跳頻序列。

另外還有7個臨時子狀態

(1)尋呼(page)：(2)尋呼掃描(pagescan)(3)主站響應(masterresponse)(4)從站響應(slaveresponse)(5)查詢(inquiry)(6)查詢掃描(inquiryscan)(7)查詢響應(inquiryresponse)子狀態是中間的臨時過渡狀態。為了從一個狀態轉移到另一個狀態，可以執行藍牙鏈路控制器指令，也可以使用鏈路控制器內部的信號。狀態轉換圖

在該狀態下，未連接的設備每隔1.28秒監聽一次消息，設備一旦被喚醒，就在預先設定的跳頻頻率上監聽信息。

如果一個設備的媒體訪問控制地址（MAC）已知，就采用尋呼信息(Pagemessage)建立連接如果地址未知，就采用緊隨尋呼信息的查詢信息(Inquirymessage)建立連接

(4)藍牙基帶糾錯機制藍牙使用三種糾錯模式：(1)l/3比例的FEC(forwarderrorcorrection，前向糾錯)。(2)2/3比例的FEC。(3)ARQ(automaticrepeatrequest，自動重發請求)。1．1/3比例FEC1/3比例FEC的編碼方法為每位重復3次進行編碼，編碼序列長度是原始序列長度的3倍，如圖3-16所示。基帶分組頭和HV1語音分組都使用這種糾錯方法來提高數據傳輸的可靠性。藍牙基帶分組類型見P92表3－3圖3-161/3比例FEC編碼2．2/3比例FEC所謂2/3比例FEC，就是原始序列經過一種多項式編碼運算，得到的結果序列長度是原始序列長度的1.5倍。接收方進行相應的逆運算，經過算法提供的檢錯與糾錯機制恢復原始序列。2/3比例FEC用于DM分組、DV分組中的數據段以及FHS分組和HV2分組。

3．自動請求重傳(ARQ)

DM、DH、DV分組中的有效載荷使用CRC校驗時，基帶使用ARQ保證數據的可靠性。發送方在收到接收方的確認信息之前，要不停地重傳某一分組，確認信息包含在返回分組的分組頭內部，所以稱為捎帶技術(Piggy-back)。分組頭和語音段不受ARQ的保護。（5）藍牙時鐘每個藍牙設備都有一個獨立運行的內部系統時鐘，稱為本地時鐘(LocalClock)，用于決定收發器定時和跳頻同步。本地時鐘無法進行調整，也不會關閉。為了與其他的設備同步，就要在本地時鐘上加一個偏移量(Offset)，以提供給其他設備實現同步。微微網中的定時和跳頻選擇由主設備的時鐘決定。建立微微網時，主設備的時鐘傳送給從設備，每個從設備給自己的本地時鐘加一個偏移量，實現與主設備的同步。圖3-6CLKE的計算過程鏈路管理單元藍牙鏈路管理單元主要負責完成設備功率管理、鏈路質量管理、鏈路控制管理、數據分組管理和鏈路安全管理五個方面的任務。藍牙設備的鏈路管理器接收到高層的控制信息后，不是向自身的基帶部分發送控制信息，就是與另一設備的鏈路管理器進行協商。物理鏈路面向同步連接(synchronousconnectionoriented，SCO)：SCO鏈路是一條微微網中由主設備維護的點對點、對稱的同步數據交換鏈路，主要用于對時間要求很高的數據通信，如語音等。SCO鏈路在主設備預留的SCO時隙內傳輸，因而其傳輸方式可以看做是電路交換(Circuit-Switched)方式。SCO分組不進行重傳操作，一般用于像語音這樣的實時性很強的數據傳輸。一個微微網中的主設備最多可以同時支持三條SCO鏈路(這3條SCO鏈路可以與同一從設備建立，也可以與不同從設備建立)；一個從設備與同一主設備最多可以同時建立三條SCO鏈路，或者與不同主設備建立兩條SCO鏈路。為了充分保證語音通信的質量，每一條SCO鏈路的傳碼率都是64?kb/s。異步無連接(asynchronousconnectionless，ACL)：ACL鏈路是微微網主設備和所有從設備之間的同步或異步數據分組交換鏈路，主要用于對時間要求不敏感的數據通信，如文件數據或控制信令等。ACL鏈路在主從設備間以分組交換(Packet-Switched)方式傳輸數據，即可以支持異步應用，也可以支持同步應用。一對主從設備只能建立一條ACL鍵路。ACL通信的可靠性可以由分組重傳來保證。由于是分組