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藍牙基帶結構

  • 分類:技術專題
  • 作者:
  • 來源:
  • 發佈時間:2018-02-01 00:00
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藍牙基帶結構

詳情

一般描述

Bluetooth®基帶是藍牙系統的一部分,說明或實施藍牙設備之間的媒體訪問和物理層程序。

兩台或多台設備共享微微網的同一個物理信道。一台藍牙設備將作為微微網的主設備,其它設備則作為從設備。一個微微網內最多可以有七台活躍的從設備。此外,網內其它更多已連接的從設備可以維持休眠狀態。

擁有單一從設備(a)、多個從設備(b)以及散射網(scatternet) (c)的微微網。

數據包

數據通過數據包進行無線傳輸。所有調製程序的符號率是1 Ms/s。基本速率的總空氣數據率為1 Mbps。

標準基本速率數據包格式。

增強數據率擁有一個總空氣數據率為2 Mbps的主要調製模式和一個總空氣數據率為3 Mbps的次級調製模式。

標準的增強數據率數據包格式

藍牙時鐘

每個藍牙設備的本地時鐘都源自自行運轉的系統時鐘。與其它設備同步,在添加至本地時鐘時採用偏移,提供相互同步的臨時藍牙時鐘。

藍牙設備尋址

各藍牙設備獲分配一個獨一無二的48位藍牙設備地址(BD_ADDR),這個地址來自IEEE Registration Authority。

訪問代碼

在藍牙系統中,所有通過物理信道進行的傳輸都開始於訪問代碼。定義的訪問代碼分為三個不同的類別:

1、設備訪問代碼(DAC)

2、信道訪問代碼(CAC)

3、詢問訪問代碼(IAC)

物理信道

物理信道定義

物理信道由偽隨機射頻信道跳頻序列、數據包(間隙)時序和訪問代碼界定。跳頻序列由藍牙設備地址和選定的跳頻序列決定。跳頻序列相位由藍牙時鐘決定。所有物理信道都可細分為長度不等的間隙,而這取決於物理信道。

基本微微網物理信道

基本微微網物理信道由微微網的主設備界定。主設備通過輪詢機制控制微微網物理信道的流量。根據定義,通過呼叫建立連接的設備為主設備。微微網建立後,主從設備的角色可進行交換。基本微微網物理信道可分為每個長度為625μs的間隙。

適配微微網物理信道

適配微微網物理信道可用於已啟用適配跳頻(AFH)的已連接設備。基本和適配微微網物理信道具有兩個不同之處。第一點,採用相同信道機制,使從設備的頻率與先前的主設備傳輸保持一致。第二點,適配微微網物理信道採用的頻率少於基本微微網物理信道的全79個頻率。

呼叫掃描物理信道

儘管主設備和從設備在連接建立前並未確立,但主設備用於指呼叫設備(成為連接狀態的主設備),從設備用於指呼叫掃描設備(成為連接狀態的從設備)。呼叫掃描物理信道遵循的跳頻圖案慢於基本微微網物理信道,是通過射頻信道產生的較短偽隨機跳頻序列。

詢問掃描物理信道

儘管主設備和從設備在連接建立前並未確立,但主設備用於指詢問設備,從設備用於指詢問掃描設備。詢問掃描信道遵循的跳頻圖案慢於基本微微網物理信道,是通過射頻信道產生的較短偽隨機跳頻序列。

跳頻頻率決定

一共定義了六種跳頻序列,五種用於基本跳頻系統,一種用於適配跳頻(AFH)所用適配的跳頻位置集。六種跳頻分別為:

1. 呼叫跳頻序列,32個喚醒頻率,均勻分佈於79 MHz中,週期長度為32;

2. 呼叫響應跳頻序列,包括32個響應頻率,與現有呼叫跳頻序列一一對應;主設備和從設備採用不同的規則獲取相同的序列;

3. 詢問跳頻序列,32個喚醒頻率,均勻分佈於79 MHz中,週期長度為32;

4. 詢問響應跳頻序列,包括32個響應頻率,與現有詢問跳頻​​序列一一對應;

5. 基本信道跳頻序列,週期長度非常長,在短時段內不會出現重複的模式,短時段內跳頻均勻分佈於79 MHz中;

6. 適配信道跳頻序列源自基本信道跳頻序列,採用相同的信道機制,使用的頻率可能少於79個;適配信道跳頻序列僅用於替換基本信道跳頻序列。所有其它跳頻序列不受跳頻序列適配影響。

物理鏈路

物理鏈路指設備之間的基帶連接。物理鏈路總是與一個物理信道相關。物理鏈路的通用屬性適用於物理鏈路上的所有邏輯傳輸。物理鏈路的通用屬性包括:

1. 電源控制

2. 鏈路監督

3. 加密

4. 信道質量驅動數據率更改

5. 多時隙數據包控制

邏輯傳輸

主設備和從設備之間可建立不同類型的邏輯鏈路。定義的五種邏輯傳輸為:

1. 同步連接(SCO)邏輯傳輸

2. 延伸同步連接(eSCO)邏輯傳輸

3. 異步連接(ACL)邏輯傳輸

4. 活躍從設備廣播(ASB)邏輯傳輸

5. 休眠從設備廣播(PSB)邏輯傳輸

邏輯鏈路

定義的五種邏輯鏈路為:

1.鏈路控制(LC)

2.ACL控制(ACL-C)

3.用戶異步/等時(ACL-U)

4.用戶同步(SCO-S)

5.用戶延伸同步(eSCO-S)

控制邏輯鏈路LC和ACL-C分別在鏈路控制和鏈路管理器上使用。 ACL-U邏輯鏈路用於攜帶異步或等時用戶信息。 SCO-S和eSCO-S邏輯鏈路用於攜帶同步用戶信息。 LC邏輯鏈路以數據包報頭運載,所有其它邏輯鏈路以數據包有效負載運載。 ACL-C和ACL-U邏輯鏈路以邏輯鏈路中有效負載報頭ID、LLID字段顯示。 SCO-S和eSCO-S邏輯鏈路僅通過同步邏輯傳輸運載;ACL-U鏈路一般由ACL邏輯傳輸運載;然而,它也可由SCO邏輯傳輸上的DV數據包中的數據運載。 ACL-C鏈路可由SCO或ACL邏輯傳輸運載。

數據包

一般的基本速率數據包包含三個部分:訪問代碼、報頭和有效負載。

一般的增強數據率數據包包含6個部分:訪問代碼、報頭、保護時段、同步序列、增強數據率有效負載和尾部。訪問代碼和報頭採用與基本速率數據包相同的調製方式,而同步序列、增強數據率有效負載和尾部採用增強數據率調製方式。保護時間允許兩種調製方式之間的過渡。

碼流處理

在有效負載通過無線電界面發送出去之前,發射器中會進行多個位操作,以增加可靠性和安全性。 HEC添加至數據包報頭,報頭位以白化字進行置亂加密,並採用FEC譯碼方式。接收器中會進行相反的過程。

鏈路控制器運行

圖為顯示鏈路控制器處於不同狀態的狀態圖。主要有三種狀態:待機、連接和休眠。另外,還包括七種分狀態:呼叫、呼叫掃描、詢問、詢問掃描、主設備響應、從設備響應和詢問響應。分狀態為臨時的狀態,用於建立連接和啟用設備發現。如要從一個狀態或分狀態轉至另一個狀態或分狀態,可使用鏈路管理器的指令或鏈路控制器的內部信號(如相關器的觸發信號和超時信號)

音頻

空氣界面中可使用64 kb/s對數脈碼調製(PCM)格式(A律或μ律)或64 kb/s連續可變斜率增量調製(CVSD)。後一種格式採用適配增量調製算法,並進行音節壓伸。線路界面的語音編碼設計為質量相當於或高於64 kb/s對數PCM的質量。下表概列空氣界面支持的語音編碼方式。
語音編解碼器

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