【正文】 any一 d)由 IEEE統(tǒng)一分配、管理，而三個字節(jié)的公司分配號 (Company_ assigned)由藍(lán)牙設(shè)備生產(chǎn)廠商自行分配。 UAP 稱為高位地址，長度 8bits。 第 17 頁 共 49 頁 中北大學(xué) 2020屆畢業(yè)論文 如圖 ，包括 LAP, UAP、和 NAP三部分。藍(lán)牙時鐘計數(shù)器如圖 。藍(lán)牙時鐘采用 28位的計數(shù)器實現(xiàn)，計數(shù)周期位 u s，即 3 .2KHz。通過調(diào)節(jié) Pskey中的 Trim 值來調(diào)整時鐘，在測試流程中會有一個操作用于校準(zhǔn)藍(lán)牙時鐘。在點對點連接時 ，兩個設(shè)備共同分享一個物理信道；在點對多點連接時，一個主設(shè)備和最多七個從設(shè)備形成一個匹克網(wǎng) (Pico)，多個設(shè)備共同分享一個物理信道，由主設(shè)備控制和管理物理信道 。分別通過 Sensitivityone slot packets(單時隙靈敏度 )、 Sensitivity multislot 第 16 頁 共 49 頁 中北大學(xué) 2020屆畢業(yè)論文 packet(多時隙靈敏度 )、 Blocking Performance(抑制帶外噪聲性能 )、Intermodulation Performance(互調(diào)特性 )等項目來測試是否滿足 BER≤%。 接收機(jī)特性 藍(lán)牙系統(tǒng)接收機(jī)靈敏度電平為 70 dBm，保證 BER≤%。藍(lán)牙系統(tǒng)對該干擾信號進(jìn)行的參數(shù)限制為 :首先， 20dBm頻帶范圍，即從最大功率值所在的頻點分別從兩端沿頻譜走向減小 20dBm 后的確定兩個頻點位置，要求計算該兩點間隔小于 1 MHz。 表 Carrier Frequency Drift 圖 GFSK 參數(shù) 3．雜散功率 藍(lán)牙技術(shù)對射頻信號帶外噪聲有明確的規(guī)定。圖 ： (1) 保證 Transmit Frequency Ft(載波 )穩(wěn)定度，該穩(wěn)定度有兩個指標(biāo)； (a)Initial Carrier Frequency孔 Tolerance，表示系統(tǒng)不發(fā)送數(shù)據(jù)分組時的載波穩(wěn)定度，要求小于士 75KHz ； (b)Carrier Frequency Drift，表示發(fā)送數(shù)據(jù)分組時隙內(nèi)的載波漂移，根據(jù)分組 第 15 頁 共 49 頁 中北大學(xué) 2020屆畢業(yè)論文 長度不同有不同的要求，具體參數(shù)如表 。如圖 GFSK 眼圖參數(shù)，橫軸為時間，縱軸為頻率。 2．調(diào)制特性 藍(lán)牙采用 GFSK(高斯頻移鍵控 )調(diào)制技術(shù)，調(diào)制系數(shù)位于 ， 采用 1600hpo/s，即 ，用正頻偏代表邏輯 1，負(fù) 頻偏代表邏輯 O，從而實現(xiàn)頻移鍵控技術(shù)。一旦引入功率控制機(jī)制，藍(lán)牙技術(shù)開發(fā)應(yīng)用時需要定制功率控制表，向系統(tǒng)提供 一個步進(jìn)規(guī)律，系統(tǒng)讀取 RSSI值后，根據(jù)該表來通知對方加大或者降低發(fā)射功率、步進(jìn)值等。在連接狀態(tài)、尋呼、查詢等狀態(tài)， Class 1和 Class 2藍(lán)牙設(shè)備之間通信，可能由于 Class 1發(fā)射功率大、距離太近而使 Class 2設(shè)備無法正常接收數(shù)據(jù)。功率控制可 以優(yōu)化功率消耗水平、降低相互干擾。一般藍(lán)牙耳機(jī)、藍(lán)牙鼠標(biāo)、藍(lán)牙車載免提等設(shè)備只需 Class 2 功率水平，對于藍(lán)牙 USB 適配器可以設(shè)計Class1或者 Class 2功率水平，視應(yīng)用場合而定，不同功率等級的藍(lán)牙設(shè)備之間通信可能出現(xiàn)無法預(yù)料的問題。根據(jù)天線連接處測得的發(fā)射功率大小，將藍(lán)牙設(shè)備分為三類，如表 。藍(lán)牙技術(shù)使用間隔為 1MHz的 79 個射頻信道，如表 所示，低端和高端的保護(hù)頻帶分別為 2MHz和 。 藍(lán)牙工作在無需申請的 ISM(工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)療 )頻段，采用跳頻收發(fā)信機(jī)以減小干擾和衰減，采用二進(jìn)制 FM調(diào)制以降低收發(fā)信機(jī)的復(fù)雜度，采用 TDD全雙工方案以實現(xiàn)數(shù)據(jù)和語音的實時通信。如何正確地理解和掌握射頻技術(shù)和基帶技術(shù)是應(yīng)用該技術(shù)的前提 。同時它擁有跳頻更快，數(shù)據(jù)包更短等優(yōu)點，這是藍(lán)牙比其它系統(tǒng)更穩(wěn)定，藍(lán)牙技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于計算機(jī)、手機(jī)、照相機(jī)、播放器、打印機(jī)等電子設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸與交換中，因此藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用前景十分廣泛。但它專為數(shù)據(jù)傳輸設(shè)計不能直接提供語音服務(wù)，目前提供的帶寬也比較有限。之所以選擇藍(lán)牙技術(shù)，是因為目前較成熟的短距離無線通信技術(shù)中， IrDA 紅外傳輸雖然效率較高但穿透力差 。因此，可以大大降低系統(tǒng)復(fù)雜度，減小收發(fā)信機(jī)體積和功耗。 (5)體積小、功耗低 第 12 頁 共 49 頁 中北大學(xué) 2020屆畢業(yè)論文 傳統(tǒng)的 UWB技術(shù)無需正弦載波，數(shù)據(jù)被調(diào)制在納秒級或亞納秒級基帶窄脈沖上傳輸，接收機(jī)利用相關(guān)器直接完成信號檢測。這將對接收機(jī)設(shè)計提出嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。因此， UWB系統(tǒng)具有很強(qiáng)的抗衰落能力。無線信道的時間選擇性和頻率選擇性是制約無線通信系統(tǒng)性能的關(guān)鍵因素。因此， UWB 信號的多徑分辨率極高。同時，極低的輻射譜密度使 UWB信號具有很強(qiáng)的隱蔽性，很難被截獲，這對提高通信保密性非常有利。 (3)具有良好的共存性和保密性 由于 UWB系統(tǒng)輻射譜密度極低 (小于 )，對傳統(tǒng)的窄帶系統(tǒng)來講，UWB 信號譜密度甚至低至背景噪聲電平以下， UWB 信號對窄帶系統(tǒng)的干擾可以視作寬帶白噪聲。眾所周知，無線信道在不同頻段表現(xiàn)出不同的衰落特性。因此，接收信噪比可以表示成傳輸距離的函數(shù) SNRr(d)。 (2)適合短距離通信 按照 FCC 規(guī)定， UWB 系統(tǒng)的可輻射功率非常有限， ~輻射功率僅 ，遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)窄帶系統(tǒng)。因此，將 UWB技術(shù)應(yīng)用于短距離高速傳輸場合 第 11 頁 共 49 頁 中北大學(xué) 2020屆畢業(yè)論文 (如高 速 WPAN)是非常合適的，可以極大地提高空間容量。因此，即使信噪比 SNR很低， UWB系統(tǒng)也可以在短距離上實現(xiàn)幾百兆至 1Gb/s的傳輸速率。 UWB的技術(shù)特點 (1)傳輸速率高，空間容量大 根據(jù)仙農(nóng) (Shannon)信道 容量公式，在加性高斯白噪聲 (AWGN)信道中，系統(tǒng)無差錯傳輸速率的上限為： 其中 ,B(單位 :Hz)為信道帶寬 ,SNR 為信噪比。 2020年 2月， FCC 批準(zhǔn) UWB技術(shù)進(jìn)入民用領(lǐng)域，并對 UWB進(jìn)行了重新定義，規(guī)定 UWB信號為相對帶寬大于 20%或 10dB帶寬大于 500MHz的無線電信號。 為探索 UWB 應(yīng)用于民用領(lǐng)域的可行性 ，自 1998 年起，美國聯(lián)邦通信委員會(FCC)開始在產(chǎn)業(yè)界廣泛征求意見。 1989 年，美國國防部高級研究計劃署 (DARPA)首先采用超寬帶這一術(shù)語，并規(guī)定：若信號在 20dB處的絕對帶寬大于 （信號帶寬與中心頻率之比）大于 25%，則該信號為超寬帶信號。可以應(yīng)用到以下領(lǐng)域：樓宇自動化、工業(yè)監(jiān)視及控制、計算機(jī)外設(shè)、互動玩具、醫(yī)療設(shè)備 、消費性電子產(chǎn)品、家庭自動化以及其他一些傳感網(wǎng)絡(luò)。因為前者的終端節(jié)點不充當(dāng)路由器的功能，只收發(fā)自己 第 10 頁 共 49 頁 中北大學(xué) 2020屆畢業(yè)論文 的數(shù)據(jù)，這樣可以節(jié)省更多功率。 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對功率節(jié)省也有很重要的關(guān)系。 有信標(biāo)模式下，終端設(shè)備可以只在信標(biāo)被廣播時醒來，并偵聽地址，如果沒有偵聽到自己的地址，則又轉(zhuǎn)入休眠狀態(tài)。 ZigBee的 MAC 信道接入機(jī)制有兩種：無信標(biāo)（ Beacon）模式和有信標(biāo)模式。 （ 3）功耗 低功耗是 ZigBee的一個重要特征。為抗干擾和多徑， ZigBee在物理層采用直接序列擴(kuò)頻 DSSS 和頻率捷變 FA 技術(shù)。 ZigBee有三個工作頻段： ～ 、 868～ 、 902～ 928MHz，共 27 個信道。 （ 2）可靠性 信號在無線環(huán)境中傳輸，必然存在大尺度衰落、陰影衰落、多徑和干擾等問題。 RFD的價格要比 FFD 便宜得多，其占用系統(tǒng)資源僅約為4Kb，因此網(wǎng)絡(luò)的整體成本比較低。網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)者必須是 FFD，它負(fù)責(zé)管理和維護(hù)網(wǎng)絡(luò)，包括路由、安全性、節(jié)點的附著與離開等。 ZigBee技術(shù)的特點 (1)復(fù)雜性 ZigBee協(xié)議棧簡單，實現(xiàn)相對容易，需要的系統(tǒng)資源也較少，據(jù)估計運行 ZigBee需要系統(tǒng)資源約 28Kb； ZigBee定義了兩種類型的設(shè)備：全功能設(shè)備 第 9 頁 共 49 頁 中北大學(xué) 2020屆畢業(yè)論文 FFD(Full Functional Device）和簡化功能設(shè)備 RFD(Reduced Function Device)。 ZigBee聯(lián)盟在制定 ZigBee標(biāo)準(zhǔn)時，采用了 范。 家庭射頻（ HomeRF）標(biāo)準(zhǔn)是由 HomeRF工作組開發(fā)的，旨在家庭范圍 ZigBee技術(shù) ZigBee是 一種近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的雙向無線通信技術(shù)，主要適合于自動控制、傳感、監(jiān)控和遠(yuǎn)程控制等領(lǐng)域，可以嵌入各種設(shè)備中，同時支持地理定位功能。 IrDA 目前的研究方向是如何解決視距傳輸問題及提高數(shù)據(jù)傳輸率。 IrDA的不足在于他是一種視距傳輸， 2個相互通信的設(shè)備之間必須對準(zhǔn)，中間不能被其他物 體阻隔，因而該技術(shù)只能用于 2臺（非多臺）設(shè)備之間的連接。由于數(shù)據(jù)傳輸率較高，適于傳輸大容量的文件和多媒體數(shù)據(jù)。 IrDA 的主要優(yōu)點是無需申請頻率的使用權(quán)，因而紅外通信成本低廉。目前他的軟硬件技術(shù)都很成熟，在小型移動設(shè)備，如 PDA、手機(jī)上廣泛使用。起初，采用 IrDA 標(biāo)準(zhǔn)的無線設(shè)備僅能在 1m范圍內(nèi)以 ／ s速率傳輸數(shù)據(jù)，很快發(fā)展到 4Mb／ s的速率，后來，速率又達(dá)到 16Mb／ s。其工作頻帶為 ISM 頻段 ,標(biāo)準(zhǔn)主要是制定物理層和媒體接入控制(MAC)層的規(guī)范。 小結(jié) 它們在技術(shù)和性能上各有差異。 為了解決上述問題，為了進(jìn)一步推動無線局域網(wǎng)的發(fā)展， 2020 年 7 月 工作組批準(zhǔn)了 。 ， 價格低廉 ,但速率較低（最高 11Mbps）；而 優(yōu)勢在于傳輸速率快（最高54Mbps）且受干擾少，但價格相