藍(lán)牙系統(tǒng)一般由天線單元、鏈路控制(固件)單元、鏈路管理(軟件)單元和藍(lán)牙軟件(協(xié)議棧)單元四個(gè)功能單元組成。
藍(lán)牙系統(tǒng)的組成介紹
天線單元
藍(lán)牙要求其天線部分體積十分小巧、重量輕,因此,藍(lán)牙天線屬于微帶天線。藍(lán)牙空中接口是建立在天線電平為0dB的基礎(chǔ)上的。空中接口遵循FCC,(即美國聯(lián)邦通信委員會)有關(guān)電平為0 dB的ISM頻段的標(biāo)準(zhǔn)。如果全球電平達(dá)到100 mw以上,可以使用擴(kuò)展頻譜功能來增加一些補(bǔ)充業(yè)務(wù)。頻譜擴(kuò)展功能是通過起始頻率為2.402GHz,終止頻率為2.480GHz,間隔為1MHz的79個(gè)跳頻頻點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)的。
出于某些本地規(guī)定的考慮,日本、法國和西班牙都縮減了帶寬。最大的跳頻速率為1660跳/s。理想的連接范圍為100mm~10m,但是通過增大發(fā)送電平可以將距離延長至100m。藍(lán)牙工作在全球通用的2.4GHzISM(即工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)學(xué))頻段。藍(lán)牙的數(shù)據(jù)速率為1Mbit/s。ISM頻帶是對所有無線電系統(tǒng)都開放的頻帶,因此使用其中的某個(gè)頻段都會遇到不可預(yù)測的干擾源。例如某些家電、無繩電話、汽車房開門器、微波爐等等,都可能是干擾源。為此,藍(lán)牙特別設(shè)計(jì)了快速確認(rèn)和跳頻方案以確保鍵路穩(wěn)定。跳頻技術(shù)是把頻帶分成若干個(gè)跳頻信道(hopchannel),在一次連接中,無線電收發(fā)器按一定的碼序列(即一定的規(guī)律,技術(shù)上叫做'偽隨機(jī)碼',就是'假'的隨機(jī)碼)不斷地從一個(gè)信道'跳'到另一個(gè)信道,只有收發(fā)雙方是按這個(gè)規(guī)律進(jìn)行通信的,而其它的干擾不可能按同樣的規(guī)律進(jìn)行干擾;跳頻的瞬時(shí)帶寬是很窄的,但通過擴(kuò)展頻譜技術(shù)使這個(gè)窄帶成百倍地?cái)U(kuò)展成寬頻帶,使干擾可能造成的影響變得很小。時(shí)分雙工(TimeDivision Duplex,簡稱TDD)方案被用來實(shí)現(xiàn)全雙工傳輸。
與其它工作在相同頻段的系統(tǒng)相比,藍(lán)牙跳頻更快,數(shù)據(jù)包更短,這使藍(lán)牙比其它系統(tǒng)都更穩(wěn)定。FEC(ForwardError Correction,前向糾錯(cuò))的使用抑制了長距離鏈路的隨機(jī)噪音;應(yīng)用了二進(jìn)制調(diào)頻(FM)技術(shù)的跳頻收發(fā)器被用來抑制干擾和防止衰落。
鏈路控制(固件)單元
在目前藍(lán)牙產(chǎn)品中,人們使用了3個(gè)IC分別作為聯(lián)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。
藍(lán)牙系統(tǒng)的組成介紹
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)的自動請求重發(fā)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。但是,要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無差錯(cuò)傳輸,FEC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。在無編號的ARQ方案中,在一個(gè)時(shí)隙中傳送的數(shù)據(jù)必須在下一個(gè)時(shí)隙得到'收到'的確認(rèn)。 只有數(shù)據(jù)在收端通過了報(bào)頭錯(cuò)誤檢測和循環(huán)冗余檢測后認(rèn)為無錯(cuò)才向發(fā)端發(fā)回確認(rèn)消息,否則返回一個(gè)錯(cuò)誤消息。比如藍(lán)牙的話音信道采用ContinuousVariable Slope Delta Modulation(簡稱CVSD,即連續(xù)可變斜率增量調(diào)制技術(shù))話音編碼方案,獲得高質(zhì)量傳輸?shù)囊纛l編碼。CVSD編碼擅長處理丟失和被損壞的語音采樣,即使比特錯(cuò)誤率達(dá)到4%,CVSD編碼的語音還是可聽的。