11毕业设计正文-改1 - cxl

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保证了蓝牙系统比其他类似的系统更为稳定，又保证语音和数据传输的可靠性。

蓝牙技术采用1/3比例前向纠错编码( FEC)，2/ 3比例前向纠错编码(FEC)和自动重发请求 (ARQ)等三种纠错方案。前向纠错的目的是为了减少数据重发的次数。但在无误码环境下，FEC产生的无用检验位降低了数据的吞吐量，因此，是否采用FEC可视需要而定。分组报头含有重要的连接信息和纠错信息，始终采用1/3FEC方式进行保护性传输。在无编号的ARQ方案中，在一个时隙中传送的数据必须在下一个时隙得到收到确认。只有数据在收端通过了报头错误检测和循环冗余检测认为无误后，才向发端确认消息，否则，返回一个错误消息。

此外 ，话音信道采用连续可变斜率增量调制 (Continuous Variable Slope Delta, CVSD) 或脉冲编码调制 (Pulse Code Modulation, PCM) ，可以处理丢失和被破坏的语音采样，即使比特错误率达到4%，用CVSD或PCM的编码还是可听的。

2.2.3射频特性

射频是介于声音频率与红外线频率之间的电磁波频率。对于无线通信系统而言，射频部分就是通信系统的“空中接口”，不同厂商生产的设备要实现兼容或者互操作的基本要求就是射频规范的统一，而且通信质量也是由射频来决定的。

蓝牙射频规定了蓝牙射频频段、调制方式、跳频频率、发射功率、接收机灵敏度等参数。

蓝牙 天 线 发射功率按标称的0dBm设计，遵循FCC(美国联邦通信委员会)有关电平为0dBm的ISM频段的标准。理想的连接范围为10厘米到10米.采用了扩频技术后，发射功率达到100mw以上，通信距离延长至100米。发射功率具有自适应性。

2.2.4链路类型

蓝牙系统中有两种物理链路：异步无连接链路ACL(Asynchronous Connectionless)和同步面向连接链路SCO( Synchronous Connection

Oriented)。ACL链路是微微网主设备和所有从设备之间的同步或异步数据分组交换链路，主要用于对时间要求不敏感的数据通信，如文件数据或控制信令等。SCO链路是一条微微网中由主设备维护的点对点、对称的同步数据交换链路，主要用于对时间要求很高的数据通信，如语音等。它们有着各自的特点、性能与收发规律。

2.2.5安全机制

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蓝牙网络的安全性是蓝牙系统的关键技术，将是影响蓝牙网络能否得到广泛应用的关键因素。

蓝牙网络中的安全模式分为以下三类:

安全模式1:又称无安全模式，运行在该模式下,蓝牙设备可以屏蔽所有的安全机制。

安全模式2:称服务级安全模式，该模式为应用程序提供多种灵活的访问策略.

安全模式 3:称链路级安全模式，该模式要求设备在建立链路连接前要启动链路级安全措施。

安全模式2与安全模式3本质区别在于:模式2下的蓝牙设备在信道建立以后启动安全性过程，其安全性过程在较高协议进行;模式3下的蓝牙设备在信道建立以前启动安全性过程，安全性过程在低层协议进行。

蓝牙系统采用流密码方式对信息进行加密，适合硬件实现，密钥由高层软件管理。

在蓝牙系统中认证是一个非常重要的部分,它采用“询问一应答”机制进行认证。

2.3主要技术指标和系统参数

蓝牙 技 术 目前主要以满足美国FCC的要求为目标，对具体国度的应用可能需要做一些适应性调整。蓝牙规范1.1(Bluetooth Specification 1.1) 所公布的主要技术指标和系统参数1101如表2.1所示·

表2 .1 蓝牙主要技术指标和系统参数

Tab.2.1 Main technical specification and system parameter of Bluetooth 技术指标与系统参数 说明 工作频率 ISM频段：2402MHz~2480MHz 双工方式 全双工，TDD时分双工 业务类型 支持电路交换和分组交换 数据速率 1Mbit/s

异步信道速率 非对称连接：721kb/s，57.6kb/s，对称连接：342.6kb/s

同步信道速率 64kb/s

功率 美国FCC要求小于0bBm(1mw)，其他国家可以扩展为100mW

调频频率数 79个频点/MHz 调频频率 1600次/秒

工作模式 Active/Sniff/Hold/Park

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数据连接方式 同步面向连接SCO，异步无连接ACL 纠错方式 1/3FEC，2/3FEC，ARQ 鉴权 采用质询~响应方式

信道加密 采用0位、40位、60位密钥

语音编码方式 连续可变斜率调制CVSD/脉冲编码调制PCM 发射距离 一般可达10cm-10m，增加发射功率可达100m —————————————————————————————————

2.4蓝牙技术体系结构

蓝牙技术的应用需要蓝牙通信技术规范的支持。蓝牙技术规范是由蓝牙特别兴趣小组(SIG)制定的，在使用通用无线传输模块和数据通信协议的基础上，开发交互式服务和应用。蓝牙协议规范的目的是符合该规范的各种应用之间能够互通，本地设备与远端设备需要使用相同的协议。但是，所有的协议都使用同一公共蓝牙规范中的数据链路层和物理层。图2.1就是互操作应用支持的蓝牙应用模型之上的完整蓝牙协议栈。

图2 .1 蓝牙体系结构

Fig.2. 1Structure of Bluetooth system

并不是所有应用程序都利用全部协议。相反，应用程序往往只利用协议栈中的某些部分。并且，协议栈中的某些附加垂直协议子集恰恰是用于支持主要应用的服务，如TCS(语音控制规范)或SDP(服务搜索协议)等。实际上，上述示意图描述的是当需要无线传输数据有效载荷时，利用其它协议服务过程中的协议关系。这些协议应具有与其它协议之间的关

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联。例如，一些协议 (如L2CAP、TCS二进制)当需要控制链路管理器时，可以使用LMP(链路管理器协议)。

如图 2 .1，整个蓝牙协议栈包括蓝牙指定协议(LMP和L2CAP)和非蓝牙指定协议(如对象交换协议OBEX和用户数据报协议UDP)。设计协议和协议栈的主要原则是尽可能利用现有的各种高层协议，保证现有协议与蓝牙技术的融合以及各种应用之间的互通性，充分利用兼容蓝牙技术规范的软硬件系统。蓝牙技术规范的开放性保证了设备制造商可自由地选用其专利协议或常用的分公共协议，以便在蓝牙技术规范基础上开发新的应用。

2.4.1蓝牙硬件系统

蓝牙的硬件系统主要包括以下几个方面：

(1) 射频模块

对于无线通信系统来说,射频部分就是通信系统的“空中接口”,不同厂商的设备要实现兼容或者互操作的基本要求就是射频规范的统一，而且通信质量也是由射频来决定。蓝牙射频规范规定了蓝牙射频频段、调制方式、跳频频率、发射功率、接收机灵敏度等参数。

(2) 基带模块

蓝牙基带在蓝牙协议堆栈中位置处于底层。蓝牙设备发送数据时，基带部分将来自

高层协议的数据进行信道编码，向下传给射频进行发送;接收数据时，射频将经过解调恢复空中数据并上传给基带，基带再对数据进行信道解码，向高层传输。

(3) 物理信道

信道 表 示 为79个或23个射频信道上跳频的伪随机跳频序列，信道分成时隙，每个时隙对应一个射频频率，信道被分为625 μs时隙，并以周期2^27循环。在正常的连接模式下，主单元会总是以偶数时隙启动，而从单元则总是从奇数时隙启动(尽管可以不考虑时隙的序数而持续传输)。基带和射频部分一起工作，控制数据分组在指定时隙和频段上发送。它们的功能与OSI 的物理层相似。

(4) 物理链路

通信设备之间物理层的数据连接就是物理链路。蓝牙系统中有两种物理链路：异步无连接链路ACL和同步面向连接链路SCO。ACL链路是微微网中主设备和所有从设备之间的同步或异步数据分组交换链路，主要用于对时间要求不敏感的数据通信，如文件数据或控制信令等。SCO链路是一条微微网中由主设备维护的点对点、对称的同步数据交换链路，主要用于对时间要求很高的数据通信，如语音等。它们有着各自的特点、性能与收发规则。

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