藍(lán)牙（Bluetooth）技術(shù)屬于一種低功率、短距離的無(wú)線通信技術(shù)，主要應(yīng)用于無(wú)線個(gè)域網(wǎng)絡(luò)（WPAN）中。它的最突出的實(shí)用案例就是利于藍(lán)牙技術(shù)可在終端（手機(jī)、本式電腦等）或設(shè)備（聲音設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備等）之間近距離的提供數(shù)據(jù)的傳輸，而省去了之間線纜的連接。

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藍(lán)牙無(wú)線通信技術(shù)的空中接口規(guī)范，即物理層規(guī)范，最早是由SIG與IEEE 802.15工作組聯(lián)合開發(fā)的，在2002年曾發(fā)布了IEEE 802.15.1-2002《系統(tǒng)之間電信和信息交換的IEEE標(biāo)準(zhǔn)-LAN/MAN-特定要求-第15部分：無(wú)線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)（WPAN）的無(wú)線媒體訪問(wèn)控制（MAC）和物理層（PHY）規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)，也即SIG規(guī)范的V1.1版本。后來(lái)在2003年SIG對(duì)V1.1版本規(guī)范進(jìn)行了改進(jìn)，發(fā)布了V1.2版本；在2005年IEEE也又發(fā)布了修訂版IEEE 802.15.1-2005。以此正式形成了藍(lán)牙技術(shù)的空中接口（MAC和PHY層）規(guī)范，其規(guī)定的空中接口的基本技術(shù)特性一直被藍(lán)牙技術(shù)沿用著。

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一、頻率特性

藍(lán)牙（Bluetooth）技術(shù)的頻率特性同樣是其物理層的重要特性，下表1-0中匯總了藍(lán)牙無(wú)線通信技術(shù)的相關(guān)頻率特性。藍(lán)牙技術(shù)采用二進(jìn)制調(diào)頻，可使收發(fā)信機(jī)最小化并減少其復(fù)雜性。符號(hào)速率為1 Msymbol/s。對(duì)于全雙工傳輸，采用TDD方案。

表1-0：藍(lán)牙技術(shù)的相關(guān)頻率特性

1、工作頻率

藍(lán)牙（Bluetooth）技術(shù)工作在不需申請(qǐng)?jiān)S可證的工業(yè)、科技和醫(yī)學(xué)（ISM）的2.4GHz頻段，該頻段的頻率范圍為2400~2483.5 MHz。2.4 GHz ISM頻段在大多數(shù)國(guó)家都可用，并不需申請(qǐng)?jiān)S可證，且符合ITU-R的相關(guān)特性要求。

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2、頻道安排

我們知道，2.4 GHz ISM頻段被多個(gè)無(wú)線系統(tǒng)所使用，突出的是無(wú)線局域網(wǎng)（WLAN）也采用該頻段，它們之間存在著共存性的問(wèn)題。因此，Bluetooth技術(shù)采用自適應(yīng)跳頻（AFH，Adaptive Frequency Hopping）技術(shù)設(shè)計(jì)，用于降低共享2.4 GHz頻譜的無(wú)線技術(shù)之間的干擾。AFH可以利用可用頻率在該頻譜內(nèi)運(yùn)行；這可以通過(guò)檢測(cè)此頻譜內(nèi)的其它設(shè)備并避免使用它們使用的頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)。自適應(yīng)跳頻可以實(shí)現(xiàn)在頻譜內(nèi)更加有效地傳輸，即使 Bluetooth 技術(shù)與其它技術(shù)配合使用，仍會(huì)為用戶提供更高的性能表現(xiàn)。

射頻信道以1 MHz為間隔在79個(gè)頻率間跳躍，從而保證了高度的抗干擾性。為了遵守每個(gè)國(guó)家的帶外規(guī)定，在下帶和上帶的邊緣使用一個(gè)保護(hù)帶。因?yàn)樯漕l信道是1 MHz寬，以表1-0中定義的射頻信道為中心，所以藍(lán)牙技術(shù)的工作范圍是2401.5 MHz到2480.5 MHz。

二、調(diào)制特性

藍(lán)牙（Bluetooth）技術(shù)采用的調(diào)制方式是高斯頻移鍵控（GFSK，Gaussian frequency shift keying）。二進(jìn)制1用正頻率偏差表示，二進(jìn)制零用負(fù)頻率偏差表示。其藍(lán)牙技術(shù)的物理層的相關(guān)調(diào)制特性詳見(jiàn)下表2。

表2：藍(lán)牙技術(shù)的相關(guān)調(diào)制特性

三、發(fā)射特性

1、發(fā)射功率的等級(jí)類別

藍(lán)牙（Bluetooth）技術(shù)的物理層將發(fā)射功率分為三個(gè)等級(jí)類別，具體詳見(jiàn)下表3-1中。功率類別1的裝置應(yīng)實(shí)施功率控制，功率控制用于限制傳輸功率超過(guò)+ 4dbm。在連接中，如果接收裝置不支持發(fā)送功率控制消息所需的消息傳遞，則輸出功率不得超過(guò)用于發(fā)送數(shù)據(jù)包的功率等級(jí)類別2的最大輸出功率，在這種情況下，發(fā)射裝置應(yīng)遵守第2類或第3類裝置的規(guī)則。

表3-1：藍(lán)牙技術(shù)的發(fā)射功率等級(jí)類別

2、相關(guān)發(fā)射機(jī)特性

在ISM頻帶內(nèi)，發(fā)射機(jī)應(yīng)通過(guò)一個(gè)頻譜掩碼，如表3-2中所示。表3-2中也給出了數(shù)據(jù)包中最大允許的頻率漂移。

表3-2：藍(lán)牙技術(shù)的相關(guān)發(fā)射特性

四、接收特性

藍(lán)牙（Bluetooth）技術(shù)的物理層的接收機(jī)特性匯總于下表4中。包括：接收機(jī)靈敏度水平、接收機(jī)最大可用電平、抗干擾性能、帶外截止特性、交調(diào)特性、雜散輻射要求等等。

表4：藍(lán)牙技術(shù)的相關(guān)接收機(jī)特性

五、實(shí)際使用

這里將結(jié)合SIG根據(jù)藍(lán)牙技術(shù)的解決方案，來(lái)了解藍(lán)牙技術(shù)物理層無(wú)線特性的使用。目前，SIG推出了低功耗藍(lán)牙和經(jīng)典藍(lán)牙兩種藍(lán)牙技術(shù)解決方案。這兩種解決方案的空中接口的無(wú)線特性匯總于下表5中，兩者的物理層特性稍有不同。

表5：低功耗藍(lán)牙和經(jīng)典藍(lán)牙的物理層無(wú)線特性

低功耗藍(lán)牙（Bluetooth Low Energy）技術(shù)旨在用于低功耗操作，為了在2.4 GHz頻帶上實(shí)現(xiàn)可靠的操作，它利用了健壯的跳頻擴(kuò)頻方法，可在40個(gè)信道上傳輸數(shù)據(jù)。BLE技術(shù)為開發(fā)人員提供了極大的靈活性，包括支持物理層（PHY）數(shù)據(jù)速率從125 Kb/s到2 Mb/s的多種PHY選項(xiàng)，從1mW到100mW的多種發(fā)射功率級(jí)別以及政府級(jí)別的多種安全選項(xiàng)。可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（包括微微網(wǎng)）、廣播、Mesh等網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹?/span>

經(jīng)典藍(lán)牙技術(shù)也被稱為藍(lán)牙基本速率/增強(qiáng)數(shù)據(jù)速率（BR/EDR，Basic Rate/Enhanced Data Rate），是專為低功率（low power）操作設(shè)計(jì)的，也利用了一個(gè)健壯的自適應(yīng)跳頻方法，通過(guò)79個(gè)信道傳輸數(shù)據(jù)。BR/EDR藍(lán)牙技術(shù)包括多個(gè)PHY選項(xiàng)，支持從1 Mb/s到3 Mb/s的數(shù)據(jù)速率，支持從1mW到100mW的多個(gè)功率級(jí)別，多個(gè)安全選項(xiàng)，以及點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹?/span>

另外，為了支持藍(lán)牙技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)無(wú)線電管理部門也專門發(fā)文，對(duì)工作于2.4GHz頻段藍(lán)牙設(shè)備的發(fā)射特性技術(shù)要求進(jìn)行了相關(guān)規(guī)定。因此，對(duì)于WLAN設(shè)備在滿足IEEE 802.15.1標(biāo)準(zhǔn)無(wú)線性能要求的同時(shí)，也應(yīng)符合我國(guó)關(guān)于藍(lán)牙設(shè)備的無(wú)線電管理的規(guī)定。

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