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现代通信关键技术南湖学院轻纺N093 学号:200945989319 裘敢为摘要：新版蓝牙规范提高了多任务处理和多种蓝牙设备同时运行的能力，带宽的提升使得新版本的蓝牙设备可以传输更大的文件。更低的电力消耗使得新版的蓝牙设备可以达到当前蓝牙设备2倍的运行时间，同时2.0+EDR版本兼容所有旧版规范。新版蓝牙规范提高了多任务处理和多种蓝牙设备同时运行的能力，带宽的提升使得新版本的蓝牙设备可以传输更大的文件。更低的电力消耗使得新版的蓝牙设备可以达到当前蓝牙设备2倍的运行时间，同时2.0+EDR版本兼容所有旧版规范。 关键词：蓝牙 SCO链路 BCH编码 传输速率 声信道一 概述：蓝牙，对于手机乃至整个IT业而言已经不仅仅是一项简单的技术，而是一种概念。当蓝牙联盟信誓旦旦地对未来前景作着美好的憧憬时，整个业界都为之震动。抛开传统连线的束缚，彻底地享受无拘无束的乐趣，蓝牙给予我们的承诺足以让人精神振奋。在今年3月由研究机构Millward Brown在消费者中的知名度调查显示，平均81%的消费者知道蓝牙，高于上年度的73%。1999年SIG就已经成立，但也就是在最近两三年间，作为短程无线个人通讯的蓝牙才真正从籍籍无名走向众所周知。蓝牙系统中有两种物理链路：异步无连接链路ACL和员步面向连接链路SCo。ACL链主要用于对时间要求不敏感的数据传输，如文件传输；SCO链路主要用于对时间要求相高的数据通信，如语音。一般的数据传输都是应用ACL链路，ACL分组都采用循环冗余校验(CRC)和自动重传请求(ARQ)机制来提高数据传输的可靠性。ACI分组的表示形式为D(MlH：(U35)，分组特性见表1。D代表数据分组；M代表使用使用23比例FEC的中等速率分组；H代表不使用纠错编码的高速率分组；1、3、5分布表示该分组占用的时隙数目。 2GillbertE11iott无线信道模型GmbeItE11ion信道(以后简称为GE信道)是一阶、离散时间、静态马尔可夫链，其具有两个状态：Good状态和肋状态，其中PA为信道从Good状态转变到Bad状态的概率，Ph为信道从Bad状态转变到Good状态的概率，Pb和PB分别表示信道保持在Bad状态和Good状态的概率，P。才P“1，Pbb十Pbg1，Pbb和Pbg反映了信道的突发错误水平。和Bad状态时的概率，当采用矩阵表示时，PkPk(G)，Pk(B)设T为信道的传输矩阵。不又征计析监才2UJhUKlEUhl云迈卜监才致扼惰颧阳1生能时，探讨的是一对主从蓝牙设备链接的情况，分析主对从单向的最大数据传输速率，即只有主设备向从设备发数据，从设备只是返回确认信息，若某分组发送后没有收到发送成功的确认信息(ACK)，则ARQ机制将重复发送该分组，直到发送成功为止。分析假设在一个数据分组发送过程中信道的状态变化概率是恒定值，并且CRC校验总足能够检测出数据裁荷传送过程中出现的错误。蓝牙12协议中，ACL链路总共定义了7种数据分组格式：DMl、DHl、DM3、DH3DM5、DH5和AUXl。其中AUxl分组类型跟DHl4F常相似，只是AUxl分组没有CRC校验码。其余的6种分组形式都具有CRC校验码以及自动重传请求(舰Q)来进行错误控制。DH类型分组的载荷不受任何纠错编码机制保护，而DM类型分组的载荷由于采用了23比例的FELC纠错编码机制5I，所以在有干扰的信道条件下比DH分组有更好数据传输性能。类似DM分组类型，我们在204EDR规范中加入BCH编码的新分组也采用y3比例前向纠错机制。 BCH码是一类最重要的循环码，能纠正多个随机错话由于它具有纠错能力强、构造方便、编码简单、译码也较4实现等一系列优点因而被广泛采用。比如：实时音频和视：通信，分组数据通信，移动和个人通信，无线通信等。BC码的生成多项式如下形式：8NICMLml(x)，Pn；NPn2flN：这里f为纠错个数，mf树为素多项式，LCM为取最小公1式。其最小码距为d三2什1，它能纠正z个错误。BCH码的1长M2m1(称为本原BCH码)或M2m1的因子(称为非；原BCH码)。关于BCH码的生成多项式己编写成相应的；形成，在工程上使用只需查阅即可。根据查表可知与(15，10)汉明码编码效率较接近的为本原BCH码(63，39)，可5正4个错误，其生成多项式的系数为166623567。采用BCH编码的新分组，经过编码以后的最大数据包的长度跟对应的DH分组的数据包长度是一样的，为了便于区分，新增经过BCH编码的数据分组分别标示为2BCHl、2BCH3、2BCH5、3BCHl、3BCH3和3。BCH5。以2BCHl分组为例，其最大数据载荷的长度等同于2。DHl分组，由于新的采用BCH编码的分组载荷部分使用23比例纠错编码机制。蓝牙数据传输吞吐量是位错误率的函数，位错误率是信噪比的函数。所以要研究增加了采用BCH编码的数据分组格式后蓝牙数据传输的抗干扰性能，首先需要对三种调制方式在不同信噪比下的位错误率进行分析。本文对下蓝牙数据传输性能分析的信道模型是加性高斯白噪声(A1阳N)信道。蓝牙12规范的所有数据分组都采用GFSK调制方式，蓝牙204EDR新规范增加的2DH、3DH数据分组以及本文提出的增加2BCH、3BCH数据分组的接入码与分组头采用的也是GFSK调制方式。2DH数据分组的载荷部分使用的是以DQPSK调制方式，本文提出的2BCH数据分组的载荷部分也使用这种调制方式。3DH数据分组的载荷部分使用的是8DPSK调制方式，本文提出的3BCH数据分组的载荷也使用这种调制方式。 新的蓝牙规范，主要新特性有：近一步促同多台设备的协同工作能力、提高QoS(服务质量)、改善整体的安全性、进一步降低功耗。其中在协同性方面，将使一台蓝牙设备可以连接的其他蓝牙设备数量从原来的8个增加到256个，在QoS方面，主要是针对不同性质的设备设定不同的优先响应级别，提高对鼠标、耳机等设备传输数据的实时性：安全性方面，通过提高验证字符串的长度、并增强对密码的隐蔽性来改进。 复合通道控制协议MCCP(Multiple Channel ControlProtoc01)为自定义的用于MCM设备的底层控制协议，用来在配置有多 通信通道方式的设备MCM之间进行通信协商、数据传输以及辅助控制。其中，多种通信通道包括Ethernet、WiFi(802 1lx)，UWB、ZigBee、WiMax、CDMA、GPRS等。 MCCP主要功能描述。MCCP协议属于蓝牙通信协议，其在多个MCM设备之间起着通信协商的作用，通过在蓝牙协议栈中加入MCCP协议，MCM设各上已有的通信通道将可以作为辅助数据传输通道选择性地被调用来接手蓝牙的数据传输工作，在此期间MCM设备上辅助数据传输通道的选择、建立、撤销以及状态监控将通过蓝牙信道来完成。具体设计的MCCP的主要功能如下：报告McM设备的特殊标志以声明为MCM设备，无此特殊标志则认为是非眦M设备。在McM特殊标志中给出McM及MCCP版本号。报告MCM的基本配置。包括ARM类型、嵌入式系统类型等、其它硬件配置说明。报告MCM所配置的其它通信通道。从子码中可以出其它通信通道的标志。协商MCM之间选用何种通信通道。当两台MCM都用某种同样的通信道，如WIan，则可以选择WLan作为数据传输通道。当两台McM都只有蓝牙通道时，则只能使用蓝牙作为数据传输通道。当选定某通信通道传输数据时，进行通信协商，并完成必要的初始化工作。控制通过某通信通道进行数据传输。开始、暂停、结束和强行中止数据传输，并监控传输状态。中止某通信通道，并释放相关资源。错误报告。向对方报告本设备出现的错误。加密协商。特殊标志(2个字节)：标志本数据为blCCP协议数据，第一字节和第二字节分别为：二进制10101010(HPOxM)。(2)隔离标志(1个字节)：内容为二进制OlOl0101(RpOx55)。(3)版本号(1个字节)：4位高字节为整数版本号，低位4字节为小数点版本号。(4)保留1(1个字节)。(5)主功能号(1个字节)：该字节给出了主功能号，对应MCCP协议的相应功能。(6)子功能号(1个字节)：该字节给出r子功能号，对出MCCP协议主功能下面的了功能。(7)功能序列标志(1个字节)：该字节标志了本协议包是请求包还是回应包。如果低四位非零，则为请求包；如果高Pq位非零，说明为回应包。低四位和高四位不能同时为零，也不能同时非零。对于非零数值所对应的具体含义，暂时保留。(8)数据长度(2个字节)：标志后面数据区中数据的长度。(9)数据区(O-1024)：发送的数据。对应某主功能号和子功能号，可能要发送附带数据，该区域存储的即为附带数据。(10)包总长度(2个字节)。(11)保留2(2个字节)。(12)校验和(4)：校验和值。McM设备启动过程描述。MCM设备启动后，首先启动操作系统，然后启动MCM控制主进程，完成相关初始化工作，记录MCM设各相关配置，检测所拥有的通信通道类型，启动蓝牙设备，注册蓝牙服务，扫描和发现其它MCM设备。配列后MCM设备之间相互发送主功能号为l的数据包相互确认是否为MCM设备。确认通过后，进行相关的MCCP协议通信。 验证片比较的结果，其等中心位移3组没有明显的差异。说明全放疗流程中定位模拟，设计，摆位精确度高，患者短时间内能很好的控制下肢移动。放疗前与结束时的比较结果A组与B组等中心重复性明显优于C组。说明放疗中患者不能长时间控制体位，放疗精度的降低主要是由于放疗中的移动引起。而使用”T”形脚掌固定架或体模同定能明显的控制下肢的旋转等运动，从而提高放疗的精确度。使用体模或是“T”形脚掌固定架均能瞰j：的控制患者F肢移动，但是使用体模的患者出现明显的I级皮肤反应时间早使用”T”形脚掌固定架的患者出现时间晚。而我们观察到使用体模的患者色素沉着较未使用的患者更深。说明体模能增加皮肤剂量，使皮肤反应出现时间提前。但是所有患者在放疗结束后均出现I级皮肤反应。故综合看患者的皮肤反应3组无显著有意义的区别。1.1/1.2 版本的蓝牙产品，本身基本是可以支持立体声音效的传输要求，但只能够作（单工）方式工作，所以说属于不成熟的产品。蓝牙2.0版本是1.2版的改良提升版，传输率约在 1.8M/s-2.1M/s，可以有（双工）的工作方式。即一面作语音通讯，同时亦可以传输文件，虽然在性能上有不少提升，但是和以前的版本一样，不能很好地支持蓝牙立体声传输。 蓝牙2.0+A2DP芯片则彻底解决了立体声传输的问题，让大部分人的手机都能成为一个优秀的MP3播放器。最新版的Bluetooth 2.1+EDR总体上没有什么改动，只是在配对流程及功耗上有许进步，并成为了目前新款手机的标准配置。 既然蓝牙也可以支持立体声传输了，那它和FM调频技术、2.4G无线射频技术相比又有什么区别呢？蓝牙技术能否应付得了未来复杂的市场求呢？今天我们就和大家一起讨论一下。SIG组织于1999年7月26日推出了蓝牙技术规范1.0版本。蓝牙技术的系统结构分为三大部分：底层硬件模块、中间协议层和高层应用。 底层硬件部分包括无线跳频（RF）、基带（BB）和链路管理（LM）。无线跳频层通过2.4GHz无需授权的ISM频段的微波，实现数据位流的过滤和传输，本层协议主要定义了蓝牙收发器在此频带正常工作所需要满足的条件。基带负责跳频以及蓝牙数据和信息帧的传输。链路管理负责连接、建立和拆除链路并进行安全控制。中间协议层包括逻辑链路控制和适应协议、服务发现协议、串口仿真协议和电话通信协议。逻辑链路控制和适应协议具有完成数据拆装、控制服务质量和复用协议的功能，该层协议是其它各层协议实现的基础。服务发现协议层为上层应用程序提供一种机制来发现网络中可用的服务及其特性。串口仿真协议层具有仿真9针RS232串口的功能。电话通信协议层则提供蓝牙设备间话音和数据的呼叫控制指令。主机控制接口层（HCI）是蓝牙协议中软硬件之间的接口，它提供了一个调用基带、链路管理、状态和控制寄存器等硬件的统一命令接口。蓝牙设备之间进行通信时，HCI以上的协议软件实体在主机上运行，而HCI以下的功能由蓝牙设备来完成，二者之间通过一个对两端透明的传输层进行交互。在蓝牙协议栈的最上部是各种高层应用框架。其中较典型的有拨号网络、耳机、局域网访问、文件传输等，它们分别对应一种应用模式。各种应用程序可以通过各自对应的应用模式实现无线通信。拨号网络应用可通过仿真串口访问微微网（Piconet），数据设备也可由此接入传统的局域网；用户可以通过协议栈中的Audio（音频）层在手机和耳塞中实现音频流的无线传输；多台PC或笔记本电脑之间不需要任何连线，就能快速、灵活地进行文件传输和共享信息，多台设备也可由此实现同步操作。蓝牙技术的应用范围相当广泛，可以广泛应用于局域网络中各类数据及语音设备，如PC、拨号网络、笔记本电脑、打印机、传真机、数码相机、移动电话和高品质耳机等，蓝牙的无线通讯方式将上述设备连成一个微微网（Piconet），多个微微网之间也可以进行互连接，从而实现各类设备之间随时随地进行通信。应用蓝牙技术的典型环境有无线办公环境、汽车工业、信息家电、医疗设备以及学校教育和工厂自动控制等。目前，蓝牙的初期产品已经问世，一些芯片厂商已经开始着手改进具有蓝牙功能的芯片。与此同时，一些颇具实力的软件公司或者推出自已的协议栈软件，或者与芯片厂商合作推出蓝牙技术实现的具体方案。尽管如此，蓝牙技术要真正普及开来还需要解决以下几个问题：首先要降低成本；其次要实现方便、实用，并真正给人们带来实惠和好处；第三要安全、稳定、可靠地进行工作；第四要尽快出台一个有权威的国际标准。一旦上述问题被解决，蓝牙将迅速改变人们的生活与工作方式，并大大提高人们的生活质量。使用蓝牙技术进行通信的设备，分为决定频率滚齿模式的“主叫方”和它的通信对手“受取方”。主叫方可同时与7台受取方通信。因此可以把主叫方连同7台受取方共8台设备连接成名为Piconet(锯齿网)的子网。Piconet内的受取方可以同时作为两个以上Piconet的受取方。-1999年7月， BluetoothVersion1.0。遵从这一规格的移动电话和笔记本电脑将于1999年底或2000年初上市。声称要把蓝牙技术产品化的企业正与日俱增，目前蓝牙标准化团体“BluetoothSIG(特别兴趣组合)”的成员企业数已增加到800家以上。 为了使蓝牙得到普及，使用蓝牙技术的厂家关心两个问题，一是使收发设备低价格化，二是国家对可利用频率带宽的规定。这两个问题是推广蓝牙的关键。 由于采用了低的数据传输速度和传输距离，因此蓝牙相应设备可以实现低价格化、低耗电化。每个模块刚推出时估计为2030美元，随着大量生产和采用高频CMOS技术，2001年其价格可降到每个5美元。关于频率带宽的规定，各国政府也在积极进行放宽对2.4GHz频带使用的限制。 二 、技术特点 蓝牙是一个开放性的、短距离无线通信技术标准。它可以用来在较短距离内取代目前多种线缆连接方案，穿透墙壁等障碍，通过统一的短距离无线链路，在各种数字设备之间实现灵活、安全、低成本、小功耗的话音和数据通信。 蓝牙技术规范包括协议和应用规范两个部分。整个蓝牙协议体系结构可分为4层，即核心协议层、线缆替代协议层、电话控制协议层和采纳的其它协议层。 蓝牙涉及一系列软硬件技术、方法和理论，包括无线通信与网络技术，软件工程、软件可靠性理论，协议的正确性验证、形式化描述和一致性与互联测试技术，嵌入式实时操作系统，跨平台开发和用户界面图形化技术，软硬件接口技术以及高集成、低功耗芯片技术。1.射频技术 2.基带 3.TDMA结构 4.跳频技术 5.网络特性 6.全球性地址 7.协议分层 8.安全性 。 蓝牙系统一般由天线单元、链路控制（固件）单元、链路管理（软件）单元和蓝牙软件（协议栈）单元四个功能单元组成。 1.天线单元 2.链路控制（硬件）单元 3.链路管理（软件）单元 4.软件（协议栈）单元 。 蓝牙设备依靠专用的蓝牙微芯片使设备在短距离范围内发送无线电信号，来寻找另一个蓝牙设备。一旦找到，相互之间便开始通信。目前，蓝牙的研制者主要寻求其ASIC的解决方案，包括射频和基带