1、BlueTooth,蓝牙知识简介夏新移动 测试部 潘矢一 2006-4-6,蓝牙简述,蓝牙是一种低功耗的短距离无线技术，由瑞典的爱立信公司于1994年提出， 目的是用无线连接的方式来取代现有的PC、打印机、传真机和移动电话等设备上 的有线接口。蓝牙技术的主要优点： 同时支持电路交换和包交换的传输类型，因此能同时传输语音与数据信息； 使用全球通用的ISM频段，容易推广； 功耗低，正常工作时发射功率为1mW（0 dBm），对人体危害小； 蓝牙集成电路简单，成本低廉； 支持多个蓝牙设备互相连接，设备间的数据传输不仅能点对点，也支持单点对多点的方式。利用蓝牙技术可将个人身边的设备都连接起来，形成一个个
2、人局域网（Personal Area Network ，PAN）。,蓝牙SIG协会,SIG: Special Interest Group 特别兴趣小组 组成：是一个由电信、计算、汽车、工业自动化及网络行业内的一流公司组成的贸易联盟，成立于1998年9月，成员包括创始公司 Agere、Ericsson、IBM、Intel、Microsoft、Motorola、Nokia、Toshiba 以及数千家联盟公司和应用公司。创始公司在协会中属倡导者等级的会员，负责标准制定、市场推广以及认证程序等工作。 目的：建立一套完整的蓝牙技术标准，定义出蓝牙技术的各种应用与规范，使不同厂商根据相同的规范来开发产品
3、，彼此间的产品具有高度的互通性. 标准发布：Bluetooth Specification v1.0Bluetooth Specification v1.1Bluetooth Specification v1.2Bluetooth Specification v2.0EDR,蓝牙技术指标和系统参数,工作频率：2.402GHz2.480GHz ， 79个信道，信道间隔为1MHz 载波频率可表示为：2402k MHz（k0、1、78） 双工方式：TDD时分双工 业务类型：支持电路交换和分组交换业务 数据速率：2Mb/s 工作模式：Active/Sniff/Hold/Park 语音编码方式：PCM编
4、码，连续可变斜率调制 CVSD 跳频速率：1600次/s 非同步信道速率：非对称连接 721kb/s、57.6kb/s；对称连接：432.6kb/s 同步信道速率：64kb/s 物理链路：面向连接的同步传输SCO链路、无连接的异步传输ACL链路,蓝牙技术指标和系统参数,发射功率：根据蓝牙技术标准,将蓝牙设备的最大发射功率分为3个等级：Class 1：100mW（20dBm）Class 2：2.5mW （4dBm）Class 3：1mW （0dBm）当发射功率为1mW时，传输距离是10cm10m；当发射功率提高到100mW时，处暑距离可以扩大到100m的范围。,蓝牙技术指标和系统参数,调制方式：
5、蓝牙技术的调制方式为GFSK(高斯移频键控)方式，以频率的正偏移来代表“1”，以频率的负偏移来代表“0”。GFSK的参数：BT=0.5调制指数为0.280.35，标称值为0.32,蓝牙工作原理,基本概念：主设备：主动请求建立连接的设备；从设备：被动建立连接的设备；蓝牙包：蓝牙系统在物理通道上的传输单位，分为访问码（Access Code）、包头（Header）、有效载荷（Payload）3部分。 访问码 访问码含有前导码、同步语，有的还包括包尾，长度为68或72位。3种不同类型的访问码：a. 信道访问码 (CAC) 标志一个主从网络；b. 设备访问码 (DAC) 指定一个信令过程：呼叫或呼叫响
6、应；c. 查询访问码 (IAC) 主设备用以查询周围的从设备； * 当访问码是DAC或IAC时，并不一定需要包头或是有效载荷两个部分就能成为单独的包（ID包）。,蓝牙包,包头 包含了相当重要的链路控制信息，由6 个字段组成：AM_ADDR 活动成员地址 3bitTYPE 包类型 4bitFLOW ACL链路流量控制 1bitARQN ARQ差错控制指示 1bitSEQN 序列码 1bitHEC 包头差错检测 8bit一共18bit，经1/3FEC（前向纠错）编码后为54bit。,蓝牙包,包类型16种类型的包有些运用在SCO链路上，有些运用在ACL链路上，有些包同 时适用于SCO与ACL链路。
7、公共包：1.ID包 68bit 用于主设备查询及呼叫周围的从设备；2.NULL包 只有信道访问码及包头两部分，126bit，不需要响应包；3.POLL包 主设备查询各个从设备时发出POLL包，从设备必须响应；4.FHS包 包含访问码、包头、有效载荷3部分，传递非常重要的控制信号，如发送端的设备地址和主设备时钟等。在主、从设备要建立连接和主从切换期间都需要发送FHS包。5.DM1包,蓝牙包,SCO包：均包含访问码、包头、有效载荷3部分，主要是发送语音数据，所有的包 都只占用一个时隙。1.HV1包 携带10个字节的信息 每隔2个时隙必须发送一次2.HV2包 携带20个字节的信息 每隔4个时隙必须发
8、送一次3.HV3包 携带30个字节的信息 每隔6个时隙必须发送一次4.DV 包 数据和语音的混合，有效载荷包含80bit的语音字段和最多150bit的数据字段，语音和数据是分开处理的。,蓝牙包,ACL包：DM包：Data-Medium rate 中等速率发送的数据 经2/3FEC编码DH包：Data-High rate 较高速率发送的数据 无FEC编码1.DM1 18字节信息参数16bit CRC 占用1个时隙2.DH1 28字节信息参数16bitCRC 占用1个时隙3.DM3 123字节信息参数16bitCRC 占用3个时隙4.DH3 185字节信息参数16bitCRC 占用3个时隙5.DM
9、5 226字节信息参数16bitCRC 占用5个时隙6.DH5 341字节信息参数16bitCRC 占用5个时隙7.AUX1 30字节信息参数，无CRC和FEC 占用1个时隙,蓝牙包,有效载荷长度介于02745bit之间，除DV包上的有效载荷同时具有语音和数据信息 外，ACL链路上的包有效载荷内只有数据信息，SCO链路上的包有效载荷只有 语音信息。语音字段长度固定为240 bit，DV 分组中语音字段为80 bit，不存在有效载 荷包头字段。数据字段包含3 部分：有效载荷包头、包体和CRC 校验码 （AUX1 例外）。,基本概念：,设备连接状态：1.活动模式 Active从设备和主设备可以互相
10、传递数据；2.监听模式 Sniff从设备延长在跳频序列上接收主设备信号的间隔，间隔时间（Sniffinterval）由主设备指定；3.保持模式 Hold从设备暂时停止支持ACL链路，但可能仍支持SCO链路。Hold模式的持 续时间（Hold interval）由主设备和从设备内的应用程序共同协议决定；4.休眠模式 Park从设备不需要发送数据，但仍然与主从网络中的跳频序列同步；各个状态的功率大小依次为Active、Sniff、Hold、Park.,基本概念：,设备地址：1.BD_ADDR 蓝牙设备地址蓝牙技术的运算核心几乎所有负责蓝牙系统正常工作的控制参数，如跳频序列、频道访问码、加密密钥都是
11、由此地址计算求得。2.AM_ADDR 活动成员地址从设备为Active状态时由主设备分配该地址，且主设备通过这个地址来区分主从网络中各个不同的从设备。AM_ADDR由3个位组成，因此一个主从网络内一个主设备最多可以有7个从设备。3.PM_ADDR 守候成员地址从Active 状态进入Park状态的蓝牙设备将得到一个守候成员地址。 PM_ADDR由8个位所组成，所以在主从网络中最多可容纳256个Park状态的蓝牙设备。4.AR_ADDR 访问请求地址所有Park 状态的蓝牙设备都会分配一个访问请求地址，每个蓝牙设备得到的AR_ADDR有可能相同。,基本概念：,蓝牙时钟：由主设备和从设备构成的网络
12、称为匹克网/微微网（Piconet）。每一个蓝 牙设备都有一个内部系统时钟，而匹克网信道上的定时和跳频是由主设备的蓝 牙时钟来确定的。在匹克网存在期间，主设备将决不会调整它的系统时钟，并 通过通信链路传送给从设备。为了匹配主时钟，各从设备使用定时补偿来调整 自身的时钟值，即在自己的本地时钟上增加一个补偿值来与主时钟同步。由于 蓝牙时钟不能受控，因此从设备每接收一次主设备发出的包后就要调整一次时 钟补偿值。,主从连接：,主设备 从设备,主设备 从设备,查询,查询扫描,呼叫,查询回应,主设备回应,呼叫回应,连接,连接,进行请求（ID包）,呼叫扫描,返回FHS包,进行呼叫（ID包）,返回ID包,发送
13、FHS包,返回ID包,蓝牙测试,蓝牙认证任何蓝牙产品在正式量产商业化前，必须先通过蓝牙SIG协会的认证确 认符合蓝牙技术标准后才能有资格在产品的外观上使用蓝牙专用标志：负责认证的机构： BQA: Bluetooth Qualification Administrator 蓝牙认证管理员BQB: Bluetooth Qualification Body 蓝牙认证人员BQTF: Bluetooth Qualification Test Facility 蓝牙认证测试设备BQRB: Bluetooth Qualification Review Board 蓝牙认证评价委员会认证前提：蓝牙设备的制造厂
14、商必须是蓝SIG协会的会员。,蓝牙测试,蓝牙测试,认证过程：,蓝牙测试,测试项目分类：1. 一致性测试 可以通过测试仪器来验证2. 兼容性测试 产品与产品相连来验证 蓝牙无线测试：属于一致性测试，目的是为了验证蓝牙产品的射频性能是否符 合蓝牙射频规范，包括：9项发射机测试：输出功率、功率密度、功率控制、频率范围、20dB带宽、 相邻信道功率、调制特性、初始载频容限、载波频率漂移； 6项接收机测试：单时隙灵敏度、多时隙灵敏度、C/I性能、阻塞性能、互调 性能、最大输入电平；1项杂散测试：带外杂散。,蓝牙测试,生产测试项： 输出功率 （5.1.3）控制测试仪发射特定的包，采用Loop back方式
15、测试被测设备（EUT）返 回的包的功率，规范要求：a.峰值功率小于23dBm；b.平均功率小于20dBm；c.若EUT的功率等级为1，平均功率0dBm；若EUT的功率等级为2，-6dBm平均功率4dBm；若EUT的功率等级为3，平均功率0dBm.,蓝牙测试,功率控制 （5.1.5）测试仪通过LMP信令控制EUT的输出功率，开始先逐步减小EUT的输出功 率，测试仪依次测量功率值，然后再逐步增大EUT的输出功率，测试仪同样进 行依次测量，相邻两次测量值的差为功率的控制步长，规范要求： 2dBm 步长8dBm,蓝牙测试,调制特性（5.1.9）测试仪以所支持的最大包长度发送有效载荷为11110000的
16、包，并对EUT 回送的包计算频率偏移的峰值和均值，分别记为f1max和f1avg；测试仪再 以所支持的最大包长度发送有效载荷为10101010的包，并对EUT回送的包计 算频率偏移的峰值和均值，分别记为f2max和f2avg，规范要求：a.140kHz f1max 175kHz ；b. 至少99.9%的f2max115kHz；c. f2avg/ f1avg 0.8。,蓝牙测试,初始载频容限（5.1.10） 衡量发射载波频率的精度。试仪可根据4个前导码计算出载波频率f0，规范要求f0与标称频率之间的 差值在75kHz内。载波频率漂移（5.1.11） 衡量传递信息的过程中产生的频率漂移。测试仪先根
17、据4个前导码计算出载波频率f0，然后每传递10bit的有效载荷 测量一次频率，其与初始载频的差为瞬时频率漂移，瞬时频率漂移之间的差定 义为漂移速率。传递的调制信号为10101010的DH1/DH3/DH5包，规范要求：a. 对于DH1包，每次的瞬时频漂在 25kHz以内;对于DH3/DH5包，每次瞬时频漂 40kHz以内；b. 载波漂移速率最大不超过20kHz / 50 s。,蓝牙测试,单时隙灵敏度（5.1.12）控制测试仪的输出使EUT接收到的功率为-70dBm，并连续发送占一个时隙 的DH1包。测试仪统计EUT回送信号的误比特率，规范要求： BER0.1%多时隙灵敏度（5.1.13）控制测试仪的输出使EUT接收到的功率为-70dBm，并连续发送占多个时隙 的DH3/DH5包。测试仪统计EUT回送信号的误比特率，规范要求： BER0.1%,可访问蓝牙网站详细了解蓝牙知识！ 谢谢！,
