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藍(lán)牙基帶數(shù)據(jù)傳輸機(jī)理分析
摘要：對藍(lán)牙協(xié)議體系中的基帶數(shù)據(jù)傳輸機(jī)理進(jìn)行分析，為進(jìn)一步對藍(lán)牙技術(shù)做全面深入的研究和開發(fā)應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。在介紹了基本概念的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)對藍(lán)牙設(shè)備連接、數(shù)據(jù)傳輸和安全機(jī)制等內(nèi)容做了分析和討論。關(guān)鍵詞：藍(lán)牙 基帶數(shù)據(jù)傳輸 設(shè)備連接
藍(lán)牙（Bluetooth）是一種新型、開放、低成本、短距離的無線連接接技術(shù)，可取代短距離的電纜，實(shí)現(xiàn)話音和數(shù)據(jù)的無線傳輸。這種有效、廉價(jià)的無線連接技術(shù)可以方便地將計(jì)算機(jī)及外設(shè)、移動電話、掌上電腦、信息家電等設(shè)備連接起來，在它可達(dá)到的范圍內(nèi)使各種信息化移動便攜設(shè)備都能實(shí)現(xiàn)無縫資源共享，還可通過無線局域網(wǎng)（Wireless LAN）與Internet連接，實(shí)現(xiàn)多媒體信息的無線傳輸。
藍(lán)牙系統(tǒng)采用分散式（Scatter）結(jié)構(gòu)，設(shè)備間以及從方式構(gòu)成微微網(wǎng)（Piconet），支持點(diǎn)對點(diǎn)和點(diǎn)對多點(diǎn)通信。它采用GFSK調(diào)制，抗干擾性能好，通過快速跳頻和短包技術(shù)來減少同頻干擾，保證傳輸?shù)目煽啃浴Ｊ褂玫念l段為無需申請?jiān)S可的2.4GHz的ISM頻段。
藍(lán)牙協(xié)議從協(xié)議來源大致分為四部分：核心協(xié)議、電纜替代協(xié)議（RECOMM）、電路控制協(xié)議和選用協(xié)議。其中核心協(xié)議是藍(lán)牙專利協(xié)議，完全由藍(lán)牙SIG開發(fā)，包括基帶協(xié)議（BB）、連接管理協(xié)議（LMP）、邏輯鏈路控制和適配協(xié)議（L2CAP）以及服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議（SDP）。藍(lán)牙協(xié)議從體系結(jié)構(gòu)又可分為底層硬件模塊、中間協(xié)議層和高端應(yīng)用層三大部分，其中鏈路管理層（LM）、基帶(BB)和射頻層（RF）構(gòu)成藍(lán)牙的底層模塊。由此可見，基帶層是藍(lán)牙協(xié)議的重要組成部分。本文主要對藍(lán)牙技術(shù)中最重要的基帶數(shù)據(jù)傳輸機(jī)理進(jìn)行分析。
1 基帶協(xié)議概述
圖1給出藍(lán)牙系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。在藍(lán)牙系統(tǒng)中，使用藍(lán)牙技術(shù)將設(shè)備連接起來的網(wǎng)絡(luò)稱作微微網(wǎng)（Piconet），它由一個(gè)主節(jié)點(diǎn)（Master Unit）和多個(gè)從節(jié)點(diǎn)(Slave Unit)構(gòu)成。主節(jié)點(diǎn)是微微網(wǎng)中用來同步其他節(jié)點(diǎn)的藍(lán)牙設(shè)備，是連接過程的發(fā)起者，最多可與7個(gè)從節(jié)點(diǎn)同時(shí)維持連接。從節(jié)點(diǎn)是微微網(wǎng)中除主節(jié)點(diǎn)外的設(shè)備。兩個(gè)或多個(gè)微微網(wǎng)可以連接組成散射網(wǎng)（Scatternet）。
圖2給出藍(lán)牙協(xié)議結(jié)構(gòu)示意圖。基帶層位于藍(lán)牙協(xié)議棧的藍(lán)牙射頻之上，并與射頻層一起構(gòu)成藍(lán)牙的物理層。從本質(zhì)上說，它作為一個(gè)鏈接控制器，描述了基帶鏈路控制器的數(shù)字信號處理規(guī)范，并與鏈路管理器協(xié)同工作，負(fù)責(zé)執(zhí)行象連接建立和功率控制等鏈路層的，如圖3所示。基帶收發(fā)器在跳頻（頻分）的同時(shí)將時(shí)間劃分（時(shí)分），采用時(shí)分雙工（TDD）工作方式（交替發(fā)送和接收），基帶負(fù)責(zé)把數(shù)字信號寫入并從收發(fā)器中讀入數(shù)據(jù)。主要管理物理信道和鏈接，負(fù)責(zé)跳頻選擇和藍(lán)牙數(shù)據(jù)及信息幀的傳輸、象誤碼糾錯(cuò)、數(shù)據(jù)白化、藍(lán)牙安全等。基帶也管理同步和異步鏈接，處理分組包，執(zhí)行尋呼、查詢來訪及獲取藍(lán)牙設(shè)備等。
在藍(lán)牙基帶協(xié)議中規(guī)定，藍(lán)牙設(shè)備可以使用4種類型的地址用于同場合和狀態(tài)。
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