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藍(lán)牙跳頻解決方案

出處:www.edires.net 發(fā)布于:2007-09-21 17:17:28

  Bluetooth無線傳輸系統(tǒng)是一種自組網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),網(wǎng)絡(luò)中不存在固定的基站或者網(wǎng)絡(luò)中心來建立連接并維持網(wǎng)絡(luò)同步。網(wǎng)絡(luò)中各個設(shè)備地位是平等的,網(wǎng)絡(luò)連接不需要管理員或用戶的干預(yù),可由各Bluetooth設(shè)備自動完成。傳統(tǒng)的自組網(wǎng)絡(luò)一般是在一定范圍內(nèi)建立一個包含所有成員的網(wǎng)絡(luò),而Bluetooth可以在同一范圍內(nèi)同時建立幾個甚至幾十個相互之間沒有任何同步和聯(lián)系的網(wǎng)絡(luò)(在Bluetooth中稱之為微微網(wǎng),即Piconet)。這些Piconet彼此之間不可避免地會相互干擾。另外,藍(lán)牙使用的頻段是2.4 GHz的ISM(即工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)學(xué))頻段(2 400~2 483.5 MHz),是通用的頻段,該頻段中的各個部分都有可能遇到不可預(yù)測的干擾源(如微波爐、某些照明設(shè)備等),其它使用該頻段的無線電系統(tǒng)(如802.11無線局域網(wǎng)等)也會引入比較嚴(yán)重的干擾,再加上不同Bluetooth微微網(wǎng)之間的相互干擾,Bluetooth的無線傳輸環(huán)境可以說相當(dāng)惡劣。

  避開干擾的一個方法是通過某種自適應(yīng)算法找到ISM頻段中未被嚴(yán)重干擾的部分,另一個就是采用擴(kuò)頻技術(shù)。Bluetooth技術(shù)采用的是跳頻擴(kuò)頻技術(shù),即FH-CDMA。在Bluetooth中,ISM頻段被劃分為79個帶寬1 MHz的頻道,載頻間距1 MHz,彼此之間正交。跳頻系統(tǒng)載頻受偽隨機(jī)碼控制,不斷隨機(jī)跳變,可以看成載波按一定規(guī)律變化的多頻頻移鍵控(MFSK)。從總體上總體上看,信號被擴(kuò)展到一個很寬的頻帶,但在任一時刻只有一小段頻段被使用,這樣ISM頻段的大部分干擾都可以用這種方法躲避。Bluetooth的各微微網(wǎng)的跳頻序列彼此之間不正交,會產(chǎn)生短時干擾。Bluetooth之所以不采用正交跳頻序列,一方面是因為美國聯(lián)邦通信委員會(FCC)不允許在ISM頻段采用正交跳頻序列,另一方面是各Piconet之間彼此沒有聯(lián)系,因而不可能同步。Bluetooth的跳頻系統(tǒng)發(fā)送端如下圖所示。

 
  Bluetooth信道采用的是跳頻/時分復(fù)用方案,信道分為若干個625 μs時隙,每一個時隙對應(yīng)不同的頻率。正常的跳頻速率為1 600跳/秒,每一個時隙可以傳送一個單時隙數(shù)據(jù)包。傳送3時隙和5時隙數(shù)據(jù)包時,跳頻序列不變(即每時隙對應(yīng)的載頻與單時隙包相同),但在傳送一個數(shù)據(jù)包的過程中載頻不變,都使用和個時隙相對應(yīng)的頻道。

  Bluetooth技術(shù)規(guī)范共定義了10種跳頻選擇方案,其中5種對應(yīng)于79跳系統(tǒng)。 跳頻算法的主要指標(biāo)如下:跳頻序列由Bluetooth設(shè)備標(biāo)志(主設(shè)備Bluetooth地址低位部分28 bit)決定,每個時隙的載頻由該時隙的相位(即時隙號)決定。Bluetooth設(shè)備標(biāo)志共28位,可以區(qū)分228個跳頻序列,數(shù)量非常巨大。時隙號(相位)是27位的主設(shè)備CLK,一個完整的跳頻序列持續(xù)的時間為227×625μs≈23 h。跳頻序列中任意32個連續(xù)載頻覆蓋的范圍至少達(dá)64 MHz,每個頻率的訪問機(jī)會都是相同的??梢夿luetooth跳頻序列數(shù)量巨大,而且每個序列都有較好的隨機(jī)性。更為重要的是,任意時刻的載頻完全由Bluetooth設(shè)備標(biāo)志和時鐘決定,可以用組合邏輯電路實現(xiàn),不需要進(jìn)行存儲,因此跳頻序列實現(xiàn)簡單。當(dāng)Bluetooth設(shè)備標(biāo)志和時鐘切換時,跳頻序列立即切換,不同跳頻序列間的切換極為方便且迅速。


  
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