蓝牙基带数据传输机理分析( 三 )


由于蓝牙设备发送器采用时分双工(TDD)工作机制,它必须以一种同步的方式来交替发送和接收数据 。微微网通过主节点的系统时钟来实现同步,并决定其跳频序列中的相位 。在微微网建立时,主节点的时钟传送给从节点,每个从点节给自己的本地时钟加上一个偏移量,实现与主节点的同步 。在微微同生存期内,主节点不会调整自己的系统时钟 。为了与主节点的时钟匹配,从节点会偏移量进行周期的更新 。蓝牙时钟应该至少具有312μs的分首辨率 。主节点分组发送的平均定时与理想的625ms时隙相比,偏移不不能超过20ppm,抖动(Jitter)应该少于1ms 。
在分组数据送出去并且在FEC编码之前,分组头和净荷要进行扰码,使分组包随机化 。接收数据分组包时,使用盯同的白化字进行去扰处理 。
为了提高数据传输可靠性及系统抗干扰性,蓝牙数据传输机制采用三种纠错方式:1/3率FEC编码方式(即每一数据位重复3次)、冗余2/3率FEC编码方式(即用一个多项式发生器把10位码编码成15位码)以及数据自动请求重发方式(即发送方在收到接收方确认消息之前一直重发数据包,直到超时) 。
图4; 蓝牙分组包格式
3; 蓝牙设备连接
蓝牙链接控制器工作在两种主要状态:待令(Standby)和连接(Connection) 。在蓝牙设备中,Standby是缺省的低功率状态,只运行本地时钟且不与任何其他设备交互 。在连接状态,主节点和从节点能交换分组包进行通信,所以要实现蓝牙设备之间的互相,彼此必须先建立连接 。由于蓝牙使用的ISM频带是对所有无线电系统都开放的频带,会碰到各种各样的干扰源,所以蓝牙采用分组包快速确认技术和跳频方案来确保链路和信道的稳定 。在建立连接和通信过程中使用跳频序列作为物理信道,跳频选择就是选择通信的信道 。
3.1跳频选择
跳频技术把频带分成若干个跳频信道(HopChannel) 。无线电收发器按一定的码序列(以产生随机数的方式)不断地从一个信道跳到另一个信道,并且收发双方都按这个规律才能通信并同步 。跳频的瞬时带宽很窄,通过扩频技术展成宽频带,使干扰的影响最小 。当一个设备被激活时,该设备被分配32个跳频频点,以后该设备就在这些跳频点上接收和发送信息 。通用跳频选择方案由两部分组成,即选择一个序列并在跳频频点上映射该序列 。对于每一情况,都需要从-主和主-从两种跳频序列 。蓝牙系统中使用的跳频序列有如下几种:
(1)呼叫跳频序列:在呼叫(Page)状态使用;

;(2)呼叫应答序列:在呼叫应答(PageResponse)状态使用;
(3)查询序列:在查询(Inquiry)状态使用;
(4)查询应答序列:在查询应答(InquiryResponse)状态使用;
(5)信道跳频序列:在连接(Connection)状态使用 。
3.2蓝牙连接建立
从待令状态到连接状态的过程就是连接建立过程 。通常来讲,两个设备的连接建立过程如下:
首先,主节点使用GIAC和DIAC来查询范围内的蓝牙设备(查询状态) 。假如任何四周的蓝牙设备正在监听这些查询(查询扫描状态),就发送它的地址和时钟信息后,从节点可以开始监听来自主节点的寻呼消息(寻呼扫描),主节点在发现四周的设备之间可以寻呼这些设备(寻呼状态),建立链接 。在寻呼扫描的从设备被这个主节点寻呼后,就会以DAC(设备访问码)来响应(Slaveresponsesubstate) 。主节点在接收到从节点的响应后,便可以以送主节点的实时时钟、BD_ADDR、BCH奇偶位和设备类(FHS分组包),最后在从节点已经接收到这个FHS分组之后,进入连接状态 。具体过程如图5 。

推荐阅读