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CK西可通信技术设备（河源）有限公司蓝牙基础技术培训编写:工程部2006-06-09第一章、蓝牙简介概述“蓝牙”是一种开放的技术规范，它可在世界上的任何地方实现短距离的无线语音和数据通信。蓝牙技术的发展：1994年，爱立信移动通信公司开始研究在移动电话及其附件之间实现低功耗、低成本无线接口的可行性。随着项目的进展，爱立信公司意识到短距无线通信（ShortDistanceWirelessCommunication）的应用前景无限广阔。爱立信将这项新的无线通信技术命名为蓝牙（Bluetooth）。Bluetooth取自10世纪丹麦国王HaraldBluetooth的名字。爱立信意识到要使这项技术最终获得成功，必须得到业界其他公司的支持与应用。1998年5月，爱立信联合诺基亚（Nokia）、英特尔（Intel）、IBM、东芝（Toshiba）这4家公司一起成立了蓝牙特殊利益集团（SpecialInterestGroup，SIG），负责蓝牙技术标准的制定、产品测试，并协调各国蓝牙的具体使用。蓝牙技术的特点蓝牙是一种短距无线通信的技术规范，它最初的目标是取代现有的掌上电脑、移动电话等各种数字设备上的有线电缆连接。在制定蓝牙规范之初，就建立了统一全球的目标，向全球公开发布，工作频段为全球统一开放的2.4GHz工业、科学和医学（Industrial,ScientificandMedical,ISM）频段。从目前的应用来看，由于蓝牙体积小、功率低，其应用已不局限于计算机外设，几乎可以被集成到任何数字设备之中，特别是那些对数据传输速率要求不高的移动设备和便携设备。蓝牙技术的特点可归纳为如下几点：（1）全球范围适用：蓝牙工作在2.4GHz的ISM频段，全球大多数国家ISM频段的范围是2.4-2.4835GHz，使用该频段无需向各国的无线电资源管理部门申请许可证。（2）同时可传输语音和数据：蓝牙采用电路交换和分组交换技术，支持异步数据信道、三路语音信道以及异步数据与同步语音同时传输的信道。每个语音信道数据速率为64kbit/s，语音信号编码采用脉冲编码调制（PCM）或连续可变斜率增量调制（CVSD）方法。当采用非对称信道传输数据时，速率最高为721kbit/s，反向为57.6kbit/s；当采用对称信道传输数据时，速率最高为342.6kbit/s。蓝牙有两种链路类型：异步无连接（ACL）链路和同步面向连接（SCO）链路。（3）可以建立临时性的对等连接：根据蓝牙设备在网络中的角色，可分为主设备（Master）与从设备（Slave）。主设备是组网连接主动发起连接请求的蓝牙设备，几个蓝牙设备连接成一个皮网（Piconet）时，其中只有一个主设备，其余的均为从设备。皮网是蓝牙最基本的一种网络形式，最简单的皮网是一个主设备和一个从设备组成的点对点的通信连接。（4）具有很好的抗干扰能力：工作在ISM频段的无线电设备有很多种，如家用微波炉、无线局域网（WLAN）HomeRF等产品，为了很好地抵抗来自这些设备的干扰，蓝牙采用了跳频（FrequencyHopping）方式来扩展频谱（SpreadSpectrum），将2.402～2.48GHz频段分成79个频点，相邻频点间隔1MHz。蓝牙设备在某个频点发送数据之后，再跳到另一个频点发送，而频点的排列顺序则是伪随机的，每秒钟频率改变1600次，每个频率持续625μｓ。（5）蓝牙模块体积很小、便于集成：由于个人移动设备的体积较小，嵌入其内部的蓝牙模块体积就应该更小，如爱立信公司的蓝牙模块ROK101008的外形尺寸仅为32.8mm×16.8mm×2.95mm。（6）低功耗：蓝牙设备在通信连接（Connection）状态下，有四种工作模式：激活（Active）模式呼吸（Sniff）模式保持（Hold）模式休眠（Park）模式Active模式是正常的工作状态，另外三种模式是为了节能所规定的低功耗模式。（7）开放的接口标准：SIG为了推广蓝牙技术的使用，将蓝牙的技术标准全部公开，全世界范围内的任何单位和个人都可以进行蓝牙产品的开发，只要最终通过SIG的蓝牙产品兼容性测试，就可以推向市场。（8）成本低：随着市场需求的扩大，各个供应商纷纷推出自己的蓝牙芯片和模块，蓝牙产品价格飞速下降。第二章、蓝牙的基础知识1、2.4GHzISM频段ISM频段：IndustryScienceandMedicalBand（工业、科学、医学）。信道数：79个（0-78）范围：2.402GHz-2.480GHz信道间隔：1MHzGeographyRegulatoryRangeRFChannelEurope/USA/Japan2400~2483.5MHzf=2402+kMHz,k=0,…,78France2446.5~2483.5MHzf=2454+kMHz,k=0,…,222、调制方式GFSK（载波向上频移157kHz表示“1”，向下频移157kHz表示“0”，速率是1Mbit/s）BT=0.5（0.5是将数据滤波器的-3dB带宽设定在500kHz，可以限制射频占用的频谱）调制指数=0.28-0.35采用跳频技术1600H/s，T=625μs采用时分复用多路访问技术(TDD)语音信道采用连续可变斜率增量调制（CVSD）数据速率：①1MBit/sgross②分组交换或电路交换模式③异步数据和同步语音功率：①Class1:+20dBm(withPA)②Class2:+4dBm（-6-+4dBm）③Class3:0dBm3、FH/TDDChannel625msttmasterslavef(2k)f(2k+1)f(2k+2)4、跳频2.4022.480freqslavemastertime5、包的格式接入码包头内容72b54b0-2745bPREAMBLESYNCWORDTRAILER464434246LSBMSBBCHLAPBRK接入码包头AM_ADDRHEC318AM_ADDRTYPEFLOWARQNslaveactivememberaddresspayloadtypeLCflowcontrolACK/NAKparameterinformationFLOW1ARQN1SEQNTYPE4SEQNretransmitorderingHECheadererrorcheck6、DH1/3/5分组结构f(k)625msf(k+1)f(k+2)f(k+3)f(k+4)f(k+3)f(k+4)f(k)f(k)f(k+5)f(k+5)f(k+5)7、微微网（皮网）MasterSlaveSlaveSlaveSlaveSlaveSlaveSlave一个微微网可由8个蓝牙设备组成。在同一个微微网中，主设备为所有的设备提供时钟和跳频同步序列。在同一个微微网中，所有的设备有同样的跳频序列。8、分散网MasterSlaveSlaveSlaveSlaveSlaveSlaveSlaveMaster两个或更多的微微网在重叠的区域可以建立特殊的呼叫。9、微微网的应用（一拖七）10、建立通信Standby(缺省)Inquiry(查询)(unknownaddress)Page(寻呼)(knownaddress)Connection.Activepower(活动)•Sniff(呼吸)•Hold(保持)•Park(休眠)•Standby–等待加入一个微微网。•Inquiry–邀请周围的无线连接。•Page–连接一个明确的无线链路。•Connected–加入一个皮网(主设备或者从设备)第三章、蓝牙的技术指标一、发信机测试目前的蓝牙无线测试规范的版本为0.91版本，它定义了蓝牙无线测试指标及其测试方法。蓝牙无线测试配置包括一台测试仪和被测设备（EUT,EquipmentUnderTest），其中测试仪作为主单元，EUT作为从单元。两者之间可以通过射频电缆相连也可以通过天线经空中传输相连。测试仪发送LMP指令，激活EUT进入测试模式，并对测试仪与EUT之间的蓝牙链路的一些参数进行配置。如测试方式是环回还是发送方式，是否需要进行跳频，分组是单时隙分组还是多时隙分组，分组的净菏是PN9，还是00001111、01010101。测试模式是一个特殊的状态，出于安全的考虑，EUT必须首先设为“Enalle”状态，然后才能空中激活进入测试模式。1、输出功率测试仪对初始状态设置如下：链路为跳频，EUT置为环回（Loopback）。测试仪发射净荷为PN9，分组类型为所支持的最大长度的分组，EUT对测试仪发出的分组解码，并使用相同的分组类型以其最大输出功率将净荷回送给测试仪。测试仪在低、中、高三个频点，对整个突发范围内测量峰值功率和平均功率。规范要求峰值功率和平均功率各小于23dBm和20dBm，并且满足以下要求：如果EUT的功率等级为1，平均功率0dBm；如果EUT的功率等级为2，-6dBm平均功率4dBm；如果EUT的功率等级为3，平均功率0dBm。2、功率密度初始状态同（1），测试仪通过扫频，在2400MHz频带范围内找到对应最大功率的频点，然后以此频点进行时域扫描（扫描时间为1分钟），测出最大值，要求小于20dBm/100kHz。3、功率控制初始状态为环回，非跳频。EUT分别工作在低、中、高三个频点，回送调制信号为PN9的DH1分组。测试仪通过LMP信令控制EUT输出功率，并测试功率控制步长的范围，规范要求在2dB和8dB之间。4、频率范围初始状态同（3），测试仪对EUT回送的净荷为PN9的DH1分组扫频测量。当EUT工作在最低频点时，测试仪找到功率密度下降为-80dBm/Hz时的频点fL；当EUT工作在最高频点时，测试仪找到功率密度下降为-80dBm/Hz时的频点fH。对于79信道的系统，要求fL、fH位于2.4～2.4835GHz范围内。5、20dB带宽初始状态同（3），EUT分别工作在低、中、高三个频点，回送调制信号为PN9的DH1分组。测试仪扫频找到对应最大功率的频点，并且找到其左右两侧对应功率下降20dB时的fL和fH，20dB带宽Df=|fH-fL|，要求Df小于1MHz。6、相邻信道功率初始状态同（3）,EUT工作频点分别为第3信道、第39信道和第75信道，回送净荷为PN9的DH1分组。测试仪扫描整个蓝牙频段，测试各个信道的功率。要求相邻第2道的泄漏功率小于-20dBm，相邻第3道及其以上的泄漏功率小于-40dBm。7、调制特性初始状态同（3）,EUT分别工作在低、中、高三个频点。测试仪以所支持的最大分组长度发送净荷为11110000的分组，并对EUT回送的分组计算频率偏移的峰值和均值，分别记为Df1max和Df1avg。测试仪以所支持的最大分组长度发送净荷为10101010的分组，并对EUT回送的分组计算频率偏移的峰值和均值，分别记为Df2max和Df2avg，要求满足以下条件：至少99.9%的Df1max满足140kHzDf1max175kHz；至少99.9%的Df2max115kHz；Df2avg/Df1avg0.8。8、初始载波容限EUT为环回状态，回送净荷为PN9的DH1给测试仪。测试仪先将链路置为非跳频，EUT分别工作在低、中、高三个频点，然后测试仪再将链路置为跳频。测试仪根据4个前导码计算载波频率f0，要求与标称频率fTX的差小于75kHz。9、载波频率漂移初始状态同（3），EUT分别工作在低、中、高三个频点，回送调制信号为10101010的DH1/DH3/DH5分组。测试仪先根据4个前导码计算载波频率f0，然后每10比特净荷测试一次频率，其与初始载频的差为瞬时频率漂移。最后测试仪将跳频打开，重新测试所有频点下的瞬时频率漂移。瞬时频率漂移之间的差定义为漂移速率。对于DH1分组，要求每次的瞬时漂移小于25kHz，对于DH3、DH5分组，要求载波瞬时漂移小于40kHz。规范还要求载波漂移速率小于4000Hz/10μs。二、收信机测试对于收信机测试来说，所有指标的测试都是基于误比特率的统计，并且至少要统计1600000个比特。众所周知，在误帧率较大的情况下统计误