蓝牙中的自适应跳频技术
蓝牙跳频技术的简明解释
蓝牙跳频技术的简明解释蓝牙跳频技术是一种广泛应用于无线通信领域的技术，旨在提供快速、可靠和安全的数据传输。
本文将通过深入研究，对蓝牙跳频技术进行简明解释，以帮助读者更好地理解这一重要概念。
1. 蓝牙技术的简介蓝牙技术是一种无线通信技术，旨在实现在短距离范围内设备之间的数据传输。
它通过使用射频信号在2.4 GHz频段进行通信，比如无线耳机、键盘等。
蓝牙技术具有低功耗、低成本和简单易用的特点，因此被广泛应用于各种设备。
2. 蓝牙频率干扰的问题由于蓝牙设备数量的增加，频率干扰成为一个普遍存在的问题。
当多个蓝牙设备同时在同一频率上进行通信时，可能会引发干扰，导致数据传输的错误和不可靠性。
要解决这个问题，蓝牙跳频技术应运而生。
3. 蓝牙跳频技术的工作原理蓝牙跳频技术通过在不同频率上进行快速切换来避免频率干扰。
具体而言，蓝牙设备会在一组预定义的频道中进行跳跃，每个频道的宽度为1 MHz。
这组频道总共包含79个频道，其中有一些频道专门用于控制信号，而其他频道用于数据传输。
4. 蓝牙跳频序列为了实现有效的跳频，蓝牙设备需要遵循特定的跳频序列。
这个序列是根据设备的唯一MAC位置区域和时钟信息计算出来的。
通过使用这个序列，蓝牙设备可以确定在每个时间片中应该跳到哪个频道上进行通信。
5. 蓝牙跳频技术的优势蓝牙跳频技术具有以下几个优势：- 减少频率干扰：通过在不同频道上进行跳跃，蓝牙设备可以减少频率干扰，提高数据传输的可靠性。
- 安全性增强：蓝牙跳频技术采用动态频率选择，使得窃听者难以截取到完整的数据传输过程，提高了通信的安全性。
- 灵活性和适应性：蓝牙跳频技术可以根据当前的通信环境自动调整跳频序列，以适应不同的干扰情况。
6. 蓝牙跳频技术的应用领域蓝牙跳频技术已被广泛应用于各个领域，其中包括：- 个人消费电子产品，如无线耳机、无线音箱等。
- 汽车领域，实现车载设备与手机的无缝连接。
- 医疗设备，用于监测和传输患者数据。
蓝牙技术原理与协议
蓝牙技术原理与协议蓝牙技术是一种无线通信技术，可以在短距离内实现设备之间的数据传输和通信。
它广泛应用于各种设备，如手机、耳机、音箱、键盘、鼠标等，为人们的生活带来了便利。
本文将介绍蓝牙技术的原理和协议，帮助读者更好地理解蓝牙技术。
首先，蓝牙技术的原理是基于一种称为频率跳跃扩频的调制技术。
在蓝牙通信中，数据信号被分成多个子信号，然后以不同的频率进行跳跃传输。
这种技术使得蓝牙设备可以在同一频段上进行通信，而不会相互干扰。
同时，蓝牙技术还采用了自适应频率跳跃技术，可以在通信过程中自动调整频率，以避免干扰和提高通信质量。
其次，蓝牙技术的协议包括物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层。
在物理层，蓝牙技术使用2.4GHz的ISM频段进行通信，采用GFSK调制方式，实现了1Mbps的数据传输速率。
在数据链路层，蓝牙技术采用了ACL（Asynchronous Connectionless Link）和SCO（Synchronous Connection-Oriented Link）两种连接方式，分别用于数据传输和音频传输。
在网络层和传输层，蓝牙技术使用了L2CAP（Logical Link Control and Adaptation Protocol）和RFCOMM（Radio Frequency Communication）协议，实现了数据的分组传输和可靠的通信连接。
在应用层，蓝牙技术支持多种应用协议，如HID（Human Interface Device）、A2DP（Advanced Audio Distribution Profile）和HFP（Hands-Free Profile），可以满足不同设备的通信需求。
总之，蓝牙技术的原理和协议是实现蓝牙通信的基础，了解这些内容有助于我们更好地使用和开发蓝牙设备。
希望本文能够帮助读者对蓝牙技术有一个清晰的认识，促进蓝牙技术的进一步发展和应用。
蓝牙技术参数标准
蓝牙技术参数标准
蓝牙技术参数标准主要包括以下几个方面：
1. 蓝牙频段：蓝牙技术主要使用 ISM（工业、科学和医学）频段，具体为.5MHz。
2. 蓝牙速率：蓝牙传输速率最高可达1Mbit/s，采用时分全双工通信方式。
其中，符号率有两种，分别为1M/s的基础速率和2M/s的增强速率。
具体调制方式也有所不同，基础速率采用GFSK调制，而增强速率则采用pi/4 DQPSK和8DPSK调制，分别达到3Mbit/s。
3. 跳频技术：蓝牙采用跳频扩谱技术，跳频速率为1600次/秒，以主动避免干扰。
此外，还采用自适应跳频技术（AFH），即根据信道环境进行跳频的伪随机序列选择。
4. 通信距离：蓝牙的通信距离约为10米，但可通过配置功率放大器来增加通信距离。
5. 数据和语音传输：蓝牙支持语音、数据和视频传输，每个语音通道支持64kbit/s的同步语音，异步通道支持的最大速率为721kbit/s、反向应答速率为/s的非对称连接，或者/s的对称连接。
此外，还支持一个异步数据通道，或者3个并发的同步语音通道，或者一个同时传送异步数据和同步语音的通道。
以上信息仅供参考，如需获取更多详细信息，建议查阅蓝牙技术相关书籍或咨询专业人士。
跳频及其自适应技术
网络对抗。如：计算机 病毒、软件攻击等。
消息对抗。如：加密与 解密、消息的收集与欺 骗等。
特点
▪ 高度的对抗性 ▪ 极端的机密性 ▪ 应用的综合性 ▪ 对实战环境的依赖性 ▪ 采用新技术的超前性
通信对抗的分类
❖ 通信侦察：使用通信侦察设备来探测、搜索、截获敌方 的无线通信信号，对信号进行测量、分析、识别、监视 以及测向和定位，以获取信号频率、电平、调制方式等 技术参数以及电台位置、通信方式、通信特点、网络结 构和属性等情报。
1、军事通信（DS电台,FH电台，JTIDS），现在 也开始民用和商用。
2、卫星通信（多址，抗干扰，便于保密，降低 平均功率谱密度）
3、移动通信（多址，抗干扰，便于保密，抗多 径，提高频谱利用率）
4、雷达、导航 5、无线本地环路，WLAN 6、GPS（选址，抗干扰，保密，测距） 7、测试仪，干扰仪测时延，无码测试仪 8、其他
（1）信息的频谱扩展后形成宽带传输； （2）用扩频码序列来展宽信号频谱； （3）相关处理后恢复成窄带信息数据。
基本过程
主要特点
1、抗干扰能力强，特别是抗窄带干扰能力强。宽带干扰可为阻塞干扰。
干 扰 由 于 不 知 道 扩 频 伪 随 机 码
ห้องสมุดไป่ตู้ 主要特点
2、可检性低(LPI---Low Probability of Intercept)，不容易被侦破，对 各种窄带通信系统的干扰很小 。
多径干扰、多用户干扰、环境噪声干扰、其它电台的干扰
等。
军事通信中敌意的人为干扰: 1．单频干扰(固频干扰)、窄带干扰 2．脉冲干扰、梳状干扰 3．跟踪式干扰、瞄准式干扰 4．转发式干扰 5．宽带阻塞式干扰、压制干扰 6．升空干扰、智能化干扰
ISM频段上蓝牙与802.11b的共存机制
ISM频段上蓝牙与802.11b的共存机制姓名：刘凯学号：08120094 班级：08研通1前言蓝牙和802.11b无线局域网近年来应用的十分广泛，两者共用ISM频段，势必产生互相干扰的问题，研究两者的共存性机制是很重要的。
本文主要介绍了共存性的两种机制：协作性共存和非协作性共存机制，并着重阐述了IEEE 802.15 Task Group 2所采纳的非协作性的自适应跳频（AFH）机制。
一、概述蓝牙技术是实现WPAN的重要手段，而IEEE 802.1lb则是构建WLAN 的标准之一，两者均工作于2400-2483.5MHz ISM频段（如图1所示），且应用方式和使用对象存在相辅和互补的趋势，IEEE802.11b比较适合于企业无线网络，而蓝牙技术则可以应用于任何可以用无线方式替代线缆的场合，随着无线局域网设备的日益普及和蓝牙技术的飞速发展，双方的相互干扰不可避免。
图1 Bluetooth与IEEE802.11b在2.4GHz ISM频段上的使用不同系统在无线传输过程中在时间和频率上的重叠就造成冲撞，即所谓的共信道干扰。
如图2所示，其中任一时隙占据1MHz带宽的蓝牙跳频系统的信号和占据22MHz信道宽度的WLAN 直接序列扩频系统的信号间有可能因冲突而造成数据丢失，这与蓝牙系统的跳频方式及两系统的业务分布(Traffic Distribution)有关。
图2 Bluetooth与IEEE802.11b的共信道干扰两种设备在较近范围内运行时传输性能可以接受，这是由于协议自身的保护能力和纠错控制机制的作用，且在环境不极端恶劣，对数据传输速率和质量要求不高的条件下。
如果在一个小范围内存在多个蓝牙及WIFI设备，且需要实时数据传输的蓝牙HID，Headset，A V 等服务时，这种干扰造成的影响是绝不能被接受的。
大量基于理论分析WLAN和蓝牙在时间和频率上的冲撞造成双方的通信吞吐量(Throughput)下降，分组出错率(PER)升高。
蓝牙是什么原理
蓝牙是什么原理
蓝牙是一种无线技术，它可以让设备之间进行短距离的无线通信。
蓝牙技术的原理是基于一种低功耗的无线通信技术，它可以让
不同设备之间进行数据传输和通信，比如手机、耳机、音箱、键盘、鼠标等设备都可以通过蓝牙进行连接和通信。
蓝牙技术的原理主要是通过无线电波在2.4GHz的频段上进行通信。
它采用了频分复用和时分复用技术，通过在同一频段上的不同
时间段进行通信，来避免不同设备之间的干扰。
蓝牙技术还采用了
一种称为跳频的技术，即在一段时间内，蓝牙设备会在不同的频率
上进行通信，以避免干扰和提高通信的稳定性。
这种跳频技术可以
让蓝牙设备在不同频段上进行通信，从而提高了通信的可靠性和安
全性。
另外，蓝牙技术还采用了一种称为自适应频率跳变（AFH）的技术，它可以让蓝牙设备在通信过程中动态地选择频率，以避免干扰
和提高通信的质量。
这种自适应频率跳变技术可以让蓝牙设备在不
同频段上进行通信，从而提高了通信的可靠性和稳定性。
蓝牙技术的原理还包括了一种称为蓝牙协议栈的技术，它可以
让不同设备之间进行通信和数据传输。
蓝牙协议栈包括了物理层、链路层、网络层和应用层等不同的层次，它可以让蓝牙设备进行数据传输、连接管理、安全认证等不同的功能。
通过蓝牙协议栈，不同设备之间可以进行数据传输和通信，从而实现了蓝牙技术的应用和功能。
总的来说，蓝牙技术的原理是基于无线电波的通信技术，它采用了频分复用、时分复用、跳频和自适应频率跳变等技术，通过蓝牙协议栈实现了不同设备之间的通信和数据传输。
蓝牙技术的原理使得不同设备可以方便地进行连接和通信，从而实现了无线设备之间的互联互通。
WLAN和蓝牙共存时自适应跳频抗干扰研究
频率序 列需要 改 变 蓝牙 硬 件 ； 次 是在 设 备 间使用 其 新 的跳频 序列 的 同步 问题 。这个 问题可 以通 过使用 链路 管理 协议交 换 主从设 备之 间的在微 微 网里 的信
息形 成新 的序列 来 解 决 ； 后 是对 一 个 新 的跳 频 序 最
目前 ，Ｅ Ｅ０ ．５ ２和蓝 牙 特别 组 织都 在 寻 求 ＩＥ ８２ １．
技术来 减 少于 扰 。现有 的技 术 包 括 自适 应 跳 频 ， 包
调度 和流量 控 制 。考 虑 蓝牙 和 ＷＬ Ｎ的共 存 问题 ， Ａ
本文 主 要 研 究 自适 应 跳 频 的 方 法 ， 目的 在 于 在 有
列 的生 成频率 和使 用持续 时 间的 限制 。性 能 的提高
Ｋｅ ｒ ｓ ｂｕｔｏｈ； Ｆ ｔｒｕ ｈ ｕ ；ｅａ ｉｅ ｙｗｏ ｄ ｌｅｏｔ Ａ Ｈ； ｏ ｇ ｐ ｔｄ ｌ ｊｔｒ ｈ ｙ ｔ
Ｏ 引 言
蓝牙技术 作 为 无 线 个 人 局 域 网 系 统 （ Ａ ， ＷＰ Ｎ）
与其他 的无线 网 系统相 比在 大小 和范 围上都 是不 同
分析 了其性能和趋势 。最后讨论 了以提高系统性能 为出发点 ， 考虑将 不同 的业 务和干扰 程度情况 进行折 中。主要性 能指标 由丢包率 、Ｃ Ｔ Ｐ吞吐率 、 延迟和延迟抖动 等来进行衡量 。
关 键 词 蓝 牙 ； 自适 应 跳频 （ Ｆ ） 吞 吐 量 ； 迟 抖 动 ＡＨ ； 延 中 图分 类 号 Ｔ Ｎ １ ．１ Ｐ ９４４ 文献标识码 Ａ
维普资讯
专题 技 术 与 工 程应 用
ＷＬ Ｎ 和蓝 牙 共存 时 自适 应 跳 频 抗 干 扰 研 究 Ａ
李 琴 ， 马 ｆ 见
自适应跳频(AFH)技术在无线电抗干扰中的应用研究
自适应跳频（AFH）技术在无线电抗干扰中的应用研究研究方案：一、研究背景与目的：无线电通信系统中，干扰一直是一个令人头疼的问题。
干扰来源于多方面的因素，而解决方案的设计应该以有效减少干扰对通信系统的影响并提高通信质量为目的。
自适应跳频技术（AFH）是一种可以应对干扰的关键技术。
本研究旨在研究AFH技术在无线电抗干扰中的应用，探索其对干扰抑制与通信质量的影响，并通过数据采集和分析，提出新的观点和方法为解决实际问题提供有价值的参考。
二、研究内容：1. 分析和调研：对AFH技术的原理、特点和应用现状进行详细的分析和调研，探索其在抗干扰中的潜力以及存在的问题。
2. 实验设计：基于已有研究成果，设计一系列的实验来验证AFH技术在不同干扰场景下的效果。
实验重点包括：不同干扰类型下AFH技术的干扰抑制能力、AFH技术在不同信道条件下的性能等。
3. 数据采集：搭建相应的实验系统，使用专业测试设备收集与AFH技术相关的关键参数，如干扰功率、信号质量、通信成功率等。
4. 数据分析：对采集到的数据进行有效整理与分析，评估AFH技术在不同干扰场景下的有效性，并探索其影响因素。
结合实验结果和已有研究成果，提出新的观点和方法来改进AFH技术应用。
三、方案实施：1. 实验平台搭建：- 在实验室内搭建具有一定规模和场景可控性的无线通信系统，包括干扰源、干扰受干扰无线设备和AFH设备。
- 配置专业的通信设备和测试设备，用于数据采集和干扰场景模拟。
2. 实验参数设定：- 设定实验中要研究的干扰类型，如窄带干扰、宽带干扰等。
- 设定不同通信频率的无线设备，以模拟实际应用中的多频段干扰。
- 设定不同信道条件，包括室内、室外、多径衰落等。
3. 实验过程：- 通过控制干扰源产生不同的干扰信号，模拟不同的干扰场景。
- 分别记录在开启和关闭AFH技术的情况下，目标通信设备的信号质量、通信成功率等关键参数。
- 采集数据并存档备份，确保数据的真实性和完整性。
蓝牙技术-计算机论文--蓝牙家庭网络的研究--蓝牙跳频算法的改进.
中图分类号：TN911密级：单位代号： 11903 学号： 00118234 硕士学位论文硕士学位论文SHANGHAI UNIVERSITYMASTER’S THESIS作者傅剑虹学科专业通信与信息系统导师汪敏教授完成日期 2003年2月上海大学本论文经答辩委员会全体委员审查，认符合上海大学硕士学位论文质量要求。
答辩委员会签名：(工作单位职称)主任：委员：导师：答辩日期：2003年月确图书分类号：TN911 单位代号：11903学号：00118234上海大学工学硕士学位论文蓝牙跳频算法的改进与蓝牙家庭网络的研究硕士生：傅剑虹导师：汪敏教授学科专业：通信与信息系统上海大学通信与信息工程学院二O O三年二月A Dissertation SubmittedTo Shanghai University for theDegree of Master in EngineeringThe Improvement on the Bluetooth Hop Selection Algorithm and the Research of theBluetooth-based HomeNetM.D. Candidate：Fu JianhongSupervisor：Prof. Wang MinMajor：Communication and Information systemShanghai UniversitySchool of Communication & Information EngineeringFebruary, 2003上海大学硕士学位论文摘要随着个人计算机和因特网在家庭中的迅速普及，以及信息家电智能化程度的提高，家庭网络，特别是简单、灵活与可靠的家庭网络日益受到人们的关注。
作为一种开放性的短距离无线通信技术，蓝牙技术将是家庭网络低速率数据传输的最佳解决方案。
蓝牙工作在全球通用的2.4GHz ISM（工业，科学，医学）频段，由于该频段对所有无线电子系统都开放，Bluetooth设备会受到相当严重的干扰。
蓝牙跳频算法.
蓝牙跳频算法1. 引言“蓝牙”，英文名称为“Bluetooth”，是一种开放性短距离无线通信技术标准。
其宗旨是提供一种短距离、低成本的无线传输应用技术。
它同IEEE802.11b一样，使用2.4GHz ISM（即：工业、科学、医学）频段。
跳频是蓝牙的关键技术，对应于单时隙分组，蓝牙的跳频速率为1600跳/秒；对应于多时隙分组，跳频速率有所降低；但在建立链接时则提高为3200跳/秒。
以2.45GHz为中心频率，来得到79个1MHz带宽的信道。
在发射带宽为1MHz时，其有效数据速率为721kbps。
蓝牙跳频技术，是实现蓝牙扩谱的关键技术。
由于2.4GHz ISM频段是对所有无线电系统都开放的频段，而蓝牙系统不是工作在该频段的第一个系统，大多数无线局域网、某些无绳电话以及某些军用或民用通信都在使用该频段，微波炉、高压钠灯的无线电波也在此频率范围之内，所以ISM频谱已变得相当拥挤而嘈杂，使用ISM频段的任何系统都会遇到干扰。
蓝牙技术通过使用扩频的方式，使得系统所传输的信号工作在一个很宽的频带上，传统的窄带干扰只能影响到扩频信号的一小部分，这就使得信号不容易受到电磁噪声和其他干扰信号的影响，从而更加稳定。
同时，蓝牙以跳频技术作为频率调制手段，如果在一个频道上遇到干扰，就可以迅速跳到可能没有干扰的另一个频道上工作；如果在一个频道传送的信号因受到干扰而出现了差错，就可以跳到另一个频道上重发，从而加强了信号的可靠性和安全性。
2. 蓝牙跳频算法跳频是最常用的扩频方式之一，其工作原理是指收发双方传输信号的载波频率按照预定规律进行离散变化的通信方式，也就是说，通信中使用的载波频率受伪随机变化码的控制而随机跳变。
从通信技术的实现方式来说，“跳频”是一种用码序列进行多个频率频移键控的通信方式，也是一种码控载频跳变的通信系统。
从时域上来看，跳频信号是一个多频率的频移键控信号；从频域上来看，跳频信号的频谱是一个在很宽频带上以不等间隔随机跳变的。
蓝牙 跳频 原理
蓝牙跳频原理蓝牙跳频原理是指蓝牙技术中使用的一种频率跳变技术，通过在不同频段间快速切换来避免频谱的干扰。
这种原理的应用使得蓝牙设备能够在复杂的无线环境下实现可靠的数据传输。
蓝牙技术是一种短距离无线通信技术，广泛应用于手机、平板电脑、耳机、智能家居等设备之间的数据传输和连接。
蓝牙设备通过无线电波进行通信，而无线电波是通过在特定频段上的传播来实现的。
然而，在现实环境中，频段上可能存在其他无线设备的干扰，这就需要一种技术来确保蓝牙设备之间的通信正常进行。
蓝牙跳频原理的核心思想是在通信过程中，蓝牙设备会以固定的时间间隔在不同频段上进行频率切换。
蓝牙设备在通信开始之前，会首先通过一种协商的方式确定一个共同的频率序列。
这个频率序列是根据蓝牙设备所处的环境和通信需求来确定的。
一旦频率序列确定，蓝牙设备之间的通信就会按照这个序列进行跳频。
具体来说，每个蓝牙设备会根据一个伪随机数生成器生成一个跳频序列。
这个序列会决定蓝牙设备在每次通信中切换到的频段。
蓝牙设备在通信过程中会按照这个序列不断地进行频率切换，从而避免在特定频段上持续传输，减少了频谱干扰的可能性。
蓝牙跳频原理的好处是可以提高蓝牙设备之间的通信质量和稳定性。
由于蓝牙设备在通信过程中会不断地进行频率切换，所以即使某个频段上存在干扰，也不会对整个通信过程造成太大的影响。
同时，蓝牙设备还可以根据环境的变化动态调整跳频序列，进一步提高通信的可靠性。
除了提高通信质量和稳定性，蓝牙跳频原理还具有一定的安全性。
由于蓝牙设备在通信过程中频率的跳变是按照一定的规律进行的，只有知道了这个规律，才能准确地预测蓝牙设备的通信频率。
这就增加了对非法监听和干扰的难度，保护了通信的安全性。
蓝牙跳频原理是蓝牙技术中的重要组成部分，通过在通信过程中快速切换频段，可以提高通信的质量和稳定性，同时也增加了通信的安全性。
这种原理的应用使得蓝牙设备能够在复杂的无线环境中实现可靠的数据传输，为人们的生活带来了更多的便利。
蓝牙 跳频 原理
蓝牙跳频原理蓝牙跳频原理是指蓝牙设备在进行无线通信时，使用一种特殊的跳频技术来避免与其他设备的干扰。
本文将详细介绍蓝牙跳频原理及其工作机制。
一、蓝牙跳频原理概述蓝牙跳频原理是蓝牙技术中最重要的一部分。
蓝牙设备通过在不同频段之间进行快速切换，以避免与其他设备的冲突和干扰。
跳频技术可以使蓝牙设备在通信过程中频繁改变工作频率，从而提高通信的可靠性和安全性。
二、蓝牙跳频工作机制蓝牙设备的跳频工作机制可以分为两个方面：跳频序列和跳频间隔。
1. 跳频序列蓝牙设备使用一种称为跳频序列的伪随机序列来确定频率的跳转顺序。
跳频序列是根据设备的唯一地址和时钟信息生成的，每个设备都有自己的跳频序列。
跳频序列的长度为79个频点，每个频点之间的间隔为1MHz。
蓝牙设备按照跳频序列的顺序在不同的频点上进行通信，从而避免与其他设备的干扰。
2. 跳频间隔蓝牙设备在通信过程中按照一定的时间间隔进行跳频。
跳频间隔是由蓝牙设备的主设备控制的，一般为625微秒。
主设备根据跳频间隔来确定设备在每个频点上通信的时间长度，以及在频点之间切换的时间。
三、蓝牙跳频的优势蓝牙跳频原理具有以下几个优势：1. 抗干扰能力强：由于跳频原理的应用，蓝牙设备可以在不同的频点上进行通信，从而避免了与其他设备的干扰。
即使在存在其他设备干扰的情况下，蓝牙设备也能够通过跳频技术保证通信的稳定性和可靠性。
2. 隐蔽性高：由于跳频原理的存在，蓝牙设备在通信过程中频繁改变工作频率，使得设备的通信行为更加隐蔽，难以被窃听或干扰。
3. 安全性高：跳频序列是根据设备的唯一地址和时钟信息生成的，每个设备都有自己的跳频序列。
这种跳频序列的生成算法具有一定的安全性，可以减少被非法设备攻击的风险。
四、蓝牙跳频的应用领域蓝牙跳频原理广泛应用于各种蓝牙设备中，包括蓝牙耳机、蓝牙音箱、蓝牙键盘、蓝牙鼠标等。
蓝牙跳频技术可以有效地提高这些设备的通信稳定性和安全性。
蓝牙跳频原理也被应用于无线传感器网络、工业自动化等领域。
蓝牙中的自适应跳频技术
摘要：自适应跳频是蓝牙技术中采用的预防频率冲突的机制，他能有效地防止频率碰撞，从而保证系统正常的吞吐量。
关键词：Bluetooth；WPAN；再适应跳频；吞吐量蓝牙是工作在2．4 GHz（2．40～2．48 GHz）ISM频段的短距离无线通信技术，能组成小型无线个人区域网（PAN），在办公室和建筑物中代替有线电缆，低功耗、低成本及灵活组网的特点，有着广泛的应用前景。
2．4 GHz频段中还有802．11b，HomeRF及微波炉、无绳电话等电子设备，为了与这些设备兼容，蓝牙采用了AFH（Adaptive Frequency Hopping），LBT（Listen Before Talk）、功率控制等一系列独特的措施克服干扰，避免冲突。
随着无线电通信技术的发展，频率资源日益紧张，研究蓝牙技术所采用的频率兼容技术对有效利用频谱、防止通信设备之间相互干扰，将有十分重要的作用。
1自适应跳频技术自适应跳频技术是建立在自动信道质量分析基础上的一种频率自适应和功率自适应控制相结合的技术。
他能使跳频通信过程自动避开被干扰的跳频频点，并以最小的发射功率、最低的被截获概率，达到在无干扰的跳频信道上长时间保持优质通信的目的。
所谓频率自适应控制是在跳频通信过程中，拒绝使用那些曾经用过但是传输不成功的跳频频率集中的频点，即实时去除跳频频率集中被干扰的频点，使跳频通信在无干扰的可使用的频点上进行，从而大大提高跳频通信中接收信号的质量，如图1所示。
蓝牙和802．11b都工作在2．4 GHz的ISM频段，蓝牙SIG（SpecialInteresting Group）和IEEE802．15．2的Coexistence Task Group都在关注二者的共存问题。
许多成员都提交了自适应跳频的提案。
提案中建议采用AFH技术，以便能动态地改变跳频序列，使系统干扰最小。
蓝牙采用AFH对干扰进行检测并分类，通过编辑跳频算法来避免干扰，把分配变化告知网络中的其他成员，并周期性地维护跳频集。
蓝牙跳频算法的改进与仿真
序号 ， 选择 ３ ２跳频段 中的一个跳频 ， 以随机次序访 并 问这些跳频点一次 ； 再根据一定 的偏移量在跳频列表
中选取另一个 ３ 跳频段（ ２ 这个过程可参考 图 ２ ， ） 依此
类推。跳频列表是一个寄存器 ， 它存放的是 ７ 个跳频 ９ 频率的标号 ： ７ 将 ９个跳频 频道 由低到高标为 ０— ８ ７
跳频通信技术具有优 良的抗干扰性能和多址组网 性能。这种技术不但 在军事通信 中得到 了广 泛 的应 用， 而且与我们的 日常生活密切相关 ， 同时在民用移动 通信中也得到了广泛 的应用。民用跳频技术的典型代
表就是蓝牙技术 。蓝牙技术是 由爱立信、 Ｍ ＩＴ Ｌ Ｉ 、 Ｅ、 Ｂ Ｎ Ｎ ＫＡ Ｔ Ｓ ＩＡ等五家公 司于 １９ Ｏ Ｉ、ＯＨＢ ９８年联合 制定 的
点的异步组网（ Ｃ Ｔ＇ Ｎ Ｔ 。 Ｓ Ａ Ｉ Ｒ Ｅ ） Ｅ 跳频序列性能的好坏对跳频通信系统的性能具有 重大影响。通常要求设计 出的跳频序列族 的序列数 目
要多、 序列周期要长 、 均匀性要好 、 线性复杂度高、 并应 具有 良好的汉明相关性能。蓝牙跳频序列基本上能满
图 １ 调 频 算 法基 本 原 理
１ Ｈ 。它的信道采用跳频／ Ｍｚ 时分复用方案 ， 分为 为 ２ ７× ２ Ｉ 一２ｈ， 当几个 Ｐｃｎｔ 信道 ２ ６ ５ ｓ ３ 因此 ｘ ｉ ｅ 同时处于一 ｏ 若干个 ６５ ｓ ２１ 的时隙， 常跳频速率为 １０ ｓ每 个区域时， ｚ 正 ６０ ， 跳频序列间发生频率碰撞的机率 比较小 ， 可 个时隙对应不同的频道。 ２１ ０ １ 在皮网（ ｉ ｎｔ信道上 ， Ｐ ｏｅ ｃ ） 跳频序列是 由主设备参 收 稿 日期 ：０ ０— ６—１
１ 引言
蓝牙跳频技术的基本原理
蓝牙跳频技术的基本原理一、引言蓝牙技术是一种无线通信技术，它的优点是无需线缆连接，方便快捷。
但是，由于蓝牙通信频段较窄，在多设备同时使用时易出现干扰和冲突。
为了解决这些问题，蓝牙跳频技术应运而生。
二、蓝牙跳频技术的概念蓝牙跳频技术是指在特定的频段内，通过改变通信频率来避免干扰和冲突的一种无线通信技术。
具体来说，它将传输数据的频率分为多个子频带，并在不同子频带之间进行切换。
三、蓝牙跳频技术的基本原理1. 蓝牙跳频序列蓝牙跳频序列是指用于确定通信时刻和通信频率的一组数字序列。
每个设备都有自己独特的跳频序列，并且这些序列必须事先协商好才能进行通信。
2. 频道切换在使用蓝牙跳频技术进行通信时，发送方和接收方需要在不同子频带之间进行切换。
具体来说，当发送方发送数据时，它会在当前子频带上发送数据，然后在跳频序列中切换到下一个子频带。
接收方也会按照相同的跳频序列进行切换。
3. 跳频周期蓝牙跳频技术的跳频周期是指从一个子频带到另一个子频带的时间间隔。
根据蓝牙标准规定，蓝牙跳频技术的跳频周期为625微秒。
4. 频率偏移由于各个设备的时钟精度不同，所以在进行通信时可能会出现时钟偏差。
为了解决这个问题，蓝牙跳频技术引入了一种称为“自适应调整”（Adaptive Frequency Hopping）的机制。
具体来说，当发现通信中存在时钟偏差时，设备会通过微调自身的通信频率来进行校正。
四、蓝牙跳频技术的优点1. 抗干扰性能强由于采用了跳频技术，在多设备同时使用时可以避免干扰和冲突。
2. 保密性好由于采用了不同的跳频序列，使得通信过程中更加安全可靠。
3. 可靠性高由于采用了自适应调整机制，使得通信过程中不会出现时钟偏差，从而保证了通信的可靠性。
五、总结蓝牙跳频技术是一种有效的无线通信技术，它通过分频和跳频的方式来避免干扰和冲突。
在实际应用中，蓝牙跳频技术已经被广泛应用于各种无线设备中，如手机、平板电脑、耳机等。
蓝牙跳频解决方案.
蓝牙跳频解决方案Bluetooth无线传输系统是一种自组网络系统,网络中不存在固定的基站或者网络中心来建立连接并维持网络同步。
网络中各个设备地位是平等的,网络连接不需要管理员或用户的干预,可由各Bluetooth设备自动完成。
传统的自组网络一般是在一定范围内建立一个包含所有成员的网络,而Bluetooth可以在同一范围内同时建立几个甚至几十个相互之间没有任何同步和联系的网络（在Bluetooth中称之为微微网,即Piconet）。
这些Piconet彼此之间不可避免地会相互干扰。
另外,蓝牙使用的频段是2.4 GHz的ISM(即工业、科学、医学)频段（2 400～2 483.5 MHz）,是全球通用的免费频段,该频段中的各个部分都有可能遇到不可预测的干扰源（如微波炉、某些照明设备等）,其它使用该频段的无线电系统（如802.11无线局域网等）也会引入比较严重的干扰,再加上不同Bluetooth微微网之间的相互干扰,Bluetooth的无线传输环境可以说相当恶劣。
?避开干扰的一个方法是通过某种自适应算法找到ISM频段中未被严重干扰的部分,另一个就是采用扩频技术。
Bluetooth技术采用的是跳频扩频技术,即FH-CDMA。
在Bluetooth中,ISM频段被划分为79个带宽1 MHz的频道,载频间距1 MHz,彼此之间正交。
跳频系统载频受伪随机码控制,不断随机跳变,可以看成载波按一定规律变化的多频频移键控（MFSK）。
从总体上总体上看,信号被扩展到一个很宽的频带,但在任一时刻只有一小段频段被使用,这样ISM频段的大部分干扰都可以用这种方法躲避。
Bluetooth的各微微网的跳频序列彼此之间不正交,会产生短时干扰。
Bluetooth之所以不采用正交跳频序列,一方面是因为美国联邦通信委员会（FCC）不允许在ISM频段采用正交跳频序列,另一方面是各Piconet之间彼此没有联系,因而不可能同步。
Bluetooth的跳频系统发送端如下图所示。
低功耗(BLE)蓝牙跳频通信技术原理
低功耗（BLE）蓝牙跳频通信技术原理BLE蓝牙跳频通信技术可以将可用频点扩展开来，可以容纳更多的设备量，另外还能大大的提高保密性能，其中的3个绿色信道是用来搜索设备的时候广播用的，另外剩下的37个信道主要用于数据通信。
它的数据传输间隔从7.5mS到4S即0.25Hz到133.3Hz之间，一般情况下用0.25到1s 的间隔，这个范围比其他同类通信无线技术要大很多。
BLE蓝牙主机和从机会先进行“交流”，共同商议一个双方都认可的连接间隔，这样可以使发射与接收同步进行，从而降低电量和带宽的损耗。
通信频率是2402MHz到2480MHz区间，其中有3个广播信道，37个数据信道，跳频通信在前面提到了，这种方式可以有效提高传输抗干扰能力和空间内同时容纳的设备数量，同时加强了传输保密性能。
识别不同设备的方式是采用48位共可以编号2的48次方即281474976710656，即10的14.45次方个设备而不重号。
打个比喻，比如厚度1cm的心率传感器，叠起来可以从太阳到地球跑9个来回。
也有人大致算过可以给地球上每一粒沙子都编上号还可以用。
这个地址是蓝牙芯片生产厂商预先刻录在芯片里面的，所以是不会存在重号的情况。
所以，在低功耗蓝牙通信这块，基本可以总结出以下结论：BLE蓝牙的跳频技术在抗干扰性、容纳相同设备同时通信、数据安全性方面具有非常好的性能。
此外，在当前BLE蓝牙最新版本中可以实现多对多连接。
扩展到BLE蓝牙模块中也是一样的，如今蓝牙5.0技术已经非常成熟，应用也非常广泛，众多蓝牙模块厂家都已应用上最新蓝牙技术，如云里物里的蓝牙模块MS50SFB就是采用的蓝牙5.0技术。
低功耗蓝牙的优势极为明显，在保密性，数据传输，功耗，主机控制，拓扑结构等等表现都不错。
基于蓝牙技术受众面广，在未来不论是智能家居还是可穿戴设备或是消费电子，都会实现互联互通，创造更多的智能化服务，这也是物联网发展的新趋势。
蓝牙关键技术
4. 软件（协议栈）单元
蓝牙的软件（协议栈）单元是一个独
立
的操作系统
，不与任何操作系统捆绑。
必须符合已经制定好的蓝牙规范。
蓝牙规范是为个人区域内的无线通信
而制定的协议，它包括两部分：
第一部分为核心（Core）部分，用以
规定诸如射频、基带、连接管理、业务
搜寻（service discovery）、传输层以及
规划愈来愈难，来自网内的干扰愈来愈多
机
频率复用度的提高，使本网受网外频点干扰影响的
率愈来愈大
保持频点的相对整洁、干净
使用跳频可以降低频率的冲撞机率
使用跳频可以提高网络的容量
使用跳频可以改善通话质量
求
跳频解决容量需
蜂窝系统的原则是不断的频率复用,以
最少的频谱得到最大的容量
频率复用的紧密带来---同频干扰、邻
Time
34
跳频的频率分集
信号衰落的谷点在不同的频率出现在不同的位置
采用跳频，每个突发脉冲的调制频率不同，如果
某一频点发生了频率选择性衰落，则手机接收的
信号位于谷点的时间不会超过一个burst周期
平滑快衰落环境
集
抑制衰落的有效手段：频率分
F1
Non Hopping
Hopping
F1
Spread corrupted bursts
数据速率：
①1MBit/s gross
②分组交换或电路交换模式
③异步数据和同步语音
功率：
① Class 1:+20dBm (with PA)
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摘要：自适应跳频是蓝牙技术中采用的预防频率冲突的机制，他能有效地防止频率碰撞，从而保证系统正常的吞吐量。
关键词：Bluetooth；WPAN；再适应跳频；吞吐量
蓝牙是工作在2．4 GHz（2．40～2．48 GHz）ISM频段的短距离无线通信技术，能组成小型无线个人区域网（PAN），在办公室和建筑物中代替有线电缆，低功耗、低成本及灵活组网的特点，有着广泛的应用前景。
2．4 GHz频段中还有802．11b，HomeRF及微波炉、无绳电话等电子设备，为了与这些设备兼容，蓝牙采用了AFH（Adaptive Frequency Hopping），LBT（Listen Before Talk）、功率控制等一系列独特的措施克服干扰，避免冲突。
随着无线电通信技术的发展，频率资源日益紧张，研究蓝牙技术所采用的频率兼容技术对有效利用频谱、防止通信设备之间相互干扰，将有十分重要的作用。
1自适应跳频技术
自适应跳频技术是建立在自动信道质量分析基础上的一种频率自适应和功率自适应控制相结合的技术。
他能使跳频通信过程自动避开被干扰的跳频频点，并以最小的发射功率、最低的被截获概率，达到在无干扰的跳频信道上长时间保持优质通信的目的。
所谓频率自适应控制是在跳频通信过程中，拒绝使用那些曾经用过但是传输不成功的跳频频率集中的频点，即实时去除跳频频率集中被干扰的频点，使跳频通信在无干扰的可使用的频点上进行，从而大大提高跳频通信中接收信号的质量，如图1所示。
蓝牙和802．11b都工作在2．4 GHz的ISM频段，蓝牙SIG（SpecialInteresting Group）和IEEE802．15．2的Coexistence Task Group都在关注二者的共存问题。
许多成员都提交了自适应跳频的提案。
提案中建议采用AFH技术，以便能动态地改变跳频序列，使系统干扰最小。
蓝牙采用AFH对干扰进行检测并分类，通过编辑跳频算法来避免干扰，把分配变化告知网络中的其他成员，并周期性地维护跳频集。
其中，Bijan Treister［1］等人提出的AFH共存机制具有一定的普遍性。
在这种自适应跳频中，在不增加发射功率的情况下，利用干扰躲避来提高系统的抗干扰能力。
2蓝牙AFH的步骤
由设备识别、信道分类、分类信息交换、自适应跳频4部分组成。
其框图如图2所示。
2．1设备识别
当一个从设备接入微微网时，在进行通信之前，首先由链路管理协议（LMP）交换信息，以确定通信双方的设备是否支持AFH模式。
LMP信息中包含了二者通信应使用的最小信道数。
主机按LMP协议先询问从设备是否支持AFH，当从设备回答后，再进行AFH通信。
2．2信道分类
根据某一准则，按传输质量对信道进行分类。
按LMP的格式形成一个分类表，在主设备和从设备之间交换信息后，以此分类表为依据进行自适应跳频。
分类方法采用时分的形式，以保证抗瞬间的干扰。
按信道的质量，把信道分成“好”信道与“坏”信道。
可以用以下方法对信道的质量进行评估：首先接收设备对包损率PLRs（Packet Loss Ratios）、有效载荷的CRC，HEC，FEC误差等参数进行测量。
在测量PLR时，如果PLR超过了系统定义的门限，则宣布此信道为坏信道。
从设备测量CRC时，也会自动检测此包的有效载荷的CRC，如果校验码正确，则说明接收正确的包，否则宣布包丢失。
2．3信道信息交换
通过LMP命令通知网络中的成员，交换AFH的消息。
主设备通过分类，把信道分为好信道、坏信道、未用信道，然后把信道分类情况通知从设备。
同时，从设备把自己的情况通知主设备。
主从设备之间建立联系，确定哪些信道可用，哪些不可用，为下一步自适应频率的产生做准备。
2．4执行AFH
先进行跳频编辑，以选择合适的跳频频率。
由于微微网中经常有新的通信建立或撤消，信道在不断变化，所以必须进行信道维护，周期性地重新对信道进行估计，及时发现不能用的信道。
当微微网中工作设备较少时，还能自动调整功率，节省能量。
3蓝牙AFH的结构
蓝牙AFH结构如图3所示，在频率同步器和跳频序列发生器中加入了一个分组映射器，此映射器实际上是一个自适应频率选择器。
分组映射器结构如图4所示。
他从所需分组中选择一个信道，通过PN映射设备，从原始跳频序列中选择信道映射到分组序列中。
每个信道表按升序列举分组信道的内容。
在分组映射后，平均移位信号使信道的利用得到均衡。
这些移位信号是一系列的计数器，每一个计数器表示一个分组，第j个分组在｛0，1，2，…，Nj－1｝范围内周期计数，Nj是第j个分组中的信道数。
被选择分组的计数器对下一个值进行计数，并把他作为移位信号的值输出。
蓝牙中，信道被动态地分成2类信道：好信道NG和坏信道NB＝79－NG，定义Nmin为蓝牙设备通信所需的最少频率数。
根据Nmin，NG和NB的关系，可以分为H，L两种模式：3．1 L模式
适用于Nmin小于NG的情形，此时跳频频点全部在好的信道中选择，如图5所示。
当跳频发生器产生的是好信道，则不重新映射。
当跳频序列中信道不好时，则重新从好信道库中选择一个好的信道。
L模式主要工作在FCC规定的低功率状态。
3．2H模式
适用于Nmin大于NG的情形，此时如果频率选择器输出为坏信道，重新选择代替坏信道的频点中，有可能在曾经被判断为坏信道的序列中选择跳频序列。
H模式在有坏跳的情况下，最大限度地支持通信要求。
可以同时支持SCO（面向同步的连接）和ACL（异步连接）连接模式。
通过这2种模式，在蓝牙频率选择器中，如果输出的是好信道则直接使用；如果是坏信道，则在好的信道分组中重新选择频率。
这样频率选择就避免了输出的频率与其他有干扰的频率相碰撞。
4结语
蓝牙采用一系列的技术来避免干扰，如LBT（Listen Before Transmission），AFH和功率控制等。
其中AFH机制能保持微微网中良好的QoS，保证网络正常的吞吐率和可靠性，减少重发，降低延时，同时减轻了对相同频段其他无线设备的干扰，从而提高了频率的利用率。
参考文献
［1］KCChen，HKChen，CCChao．Selective Hopping for Hit Avoidance，IEEE802．15．
［2］朱刚，谈振辉，周贤伟．蓝牙技术原理与协议［M］．北京：北方交通大学出版社，2002．文章来源:网站制作爱好者() 出处:/Article/11982.htm。