加密解密的密钥
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蓝牙系统的工作频段为2400~2483.5 MHz,使用79个频点, 射频信道为2402+k MHz (k = 0,1,…,78)。
微微网中信道的特性完全由主设备决定,主设备的蓝牙地 址决定了跳频序列和信道接入码;主设备的系统时钟决定了跳 频序列的相位和时间。
在每个微微网中,一组伪随机跳频序列被用来决定79个跳 频信道,信道分成时隙(625us),每个时隙相应有一个跳频频 率,通常跳频速率为1600跳/秒。
8
短距离无线通信技术
2. 差错控制编码
① 为什么要进行差错控制?
a. 信道传输特性不理想,加性噪声的影响; b. 在已知信噪比情况下需要达到一定的比特误码率指标; c. 合理设计基带信号,选择调制解调方式,采用时域、频域均 衡,使比特误码率尽可能降低。但实际上,在许多通信系统中 的比特误码率并不能满足实际的需求。
② 常用的差错控制方法:
a. 检错重发(ARQ) 在发送端经编码后发送能够发现错误的码,接收端收到后,
经检验若有错误,则通过反向信道把这一结果反馈给发送端。 然后,发送端把前面的信息重发一次,直到接收端认为已正确 地收到信息为止。 常用的检错重发系统:停止-等待重发、返回重发和选择重发。
9
短距离无线通信技术
无线传感器网络(WSN)
无线传感器网络基本原理 无线传感器网络实验
物联网
物联网基本原理 物联网基础实验、物联网平台开发型实验、物联网应用系统综合开发案例实验
公众移动通信网络
GSM/GPRS接入基本原理 CDMA接入基本原理 GSM/GPRS接入实验 CDMA接入实验
短距离无线通信技术
目录
现代无线通信的发展趋势 短距离无线通信技术概述 短距离无线通信技术的研究方向 短距离无线通信技术的典型应用 蓝牙(Bluetooth)
蓝牙基本原理
与蓝牙相关的五个实验: 数字基带仿真、服务发现、语音传输、数据传输、电 话网接入、局域网接入、数字图像的采集传输和处理 、无线多点组网
3. 跳频扩频原理:跳频扩频;蓝Fra Baidu bibliotek系统中的跳频
方案(跳频序列、跳频频率)。
4. 保密通信原理:加密系统的组成部分;密钥的
作用;常规密钥密码体制和公开密钥密码体制。
3
1. 蓝牙基带系统
短距离无线通信技术
① 蓝牙微微网与信道划分
微微网:蓝牙通信网络的基本单元,由一个主设备和至多7 个处于激活状态的从设备组成。有中心节点的网络。
③ 蓝牙基带包结构及发送/接收处理
LSB
MSB
LSB接入码
包头
有效载荷 MSB
蓝牙基带包的一般格式
5
短距离无线通信技术
接入码:长度通常固定,由网络的设备地址生成。每个 蓝牙设备都分配有一个独立的48比特的设备地址BD_ADDR (地址的低24比特部分LAP;地址的高位8比特部分UAP;16 比特的非有效地址部分)。
隔1.28s离开守候状态进入寻呼扫描或查询扫描状态,也可以进入 寻呼或查询状态。 b. 为了建立新的连接,要使用查询和寻呼处理。 c. 如果主设备知道一个设备的地址,就采用寻呼建立连接。 d. 如果地址未知,就采用查询建立连接。查询处理能使一个设备发 现什么设备处于它的通信范围内,以及它们的设备地址和时钟是 什么。然后再经过寻呼处理,即可建立实际的连接。 e. 在连接状态蓝牙设备可以处于一些次状态:激活状态、探测状态、 保持状态、休眠状态。
包头:包含重要的链路控制信息,由于包头的重要性, 通常需要对整个包头采用纠错编码技术加以保护。在蓝牙系 统中,包头分为6个部分,共18比特,然后再用1/3FEC进行 编码,形成54比特。
有效载荷:是数据包传输中的有效信息部分,其长度可 以是固定的,也可以是可变的,由基带包的类型决定。
6
短距离无线通信技术
发送/接收处理:蓝牙收发信机使用时分双工方案。 在一般连接状态,主设备在偶时隙开始传送,从设备 在奇时隙开始传送。
TDD方案示意图
7
短距离无线通信技术
④ 蓝牙系统工作状态
两个主要工作状态:守候状态和连接状态。 七个中间临时状态:寻呼状态、寻呼扫描状态、查询状态、查询扫描
状态、主设备响应状态、从设备响应状态和查询响应状态。 a. 守候状态是蓝牙设备的默认状态,设备处于低功耗状态,它可以每
4
短距离无线通信技术
② 物理链路
蓝牙系统可以在主/从设备间建立不同形式的物理链路, 共定义了两种方式:实时的同步面向连接SCO方式和非实时 的异步无连接ACL方式。
对于SCO,主设备和从设备在规定的时隙传送话音等实 时性强的信息,所发送的SCO包不被重传;
对于ACL,主设备和从设备可在任意时隙传输,以数据 为主,为保证数据的完整性和正确性,ACL包可被重传。
b. 前向纠错(FEC) 发送端经编码后发送能够纠正错误的码,接收端收到这些码 组后经译码能自动发现并纠正传输中的错误。它不需要反馈 信道,特别适合于只能提供单向信道的场合。由于它能自动 纠错,因而延时小,实时性好。
c. 混合纠错(HEC) 接收端不但有纠错能力,而且对超出纠错能力的错误有检测 能力(前向纠错和检错重发方式的结合 )。
③ 差错控制编码的实现
a. 在发送端将被传输的信息附上一些监督码元,这些多余的码 元与信息码元之间以某种确定的规则相互关联(约束)。
b. 接收端按照既定的规则校验信息码元与监督码元之间的关系。 一旦传输发生差错,则信息码元与监督码元的关系就受到破 坏,从而接收端可以发现错误乃至纠正错误。
10
短距离无线通信技术
1
短距离无线通信技术
基于蓝牙技术的系列实验
---- 数字基带仿真
2
短距离无线通信技术
基本原理
1. 蓝牙基带系统:蓝牙微微网与信道划分 ;物
理链路 ;蓝牙基带包结构及发送/接收处理 ;蓝 牙系统工作状态。
2. 差错控制原理:差错控制方法分类;差错控制
编码的生成;蓝牙基带包的差错控制(包头检查 HEC,有效载荷校验CRC,前向纠错FEC)。
④ 差错控制编码的分类
按照差错控制编码的不同功能:检错码、纠错码和纠删码。 按照信息码元和附加的监督码元之间的检验关系:线性码和 非线性码。 按照信息码元和附加的监督码元之间的约束方式:分组码和 卷积码。
微微网中信道的特性完全由主设备决定,主设备的蓝牙地 址决定了跳频序列和信道接入码;主设备的系统时钟决定了跳 频序列的相位和时间。
在每个微微网中,一组伪随机跳频序列被用来决定79个跳 频信道,信道分成时隙(625us),每个时隙相应有一个跳频频 率,通常跳频速率为1600跳/秒。
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短距离无线通信技术
2. 差错控制编码
① 为什么要进行差错控制?
a. 信道传输特性不理想,加性噪声的影响; b. 在已知信噪比情况下需要达到一定的比特误码率指标; c. 合理设计基带信号,选择调制解调方式,采用时域、频域均 衡,使比特误码率尽可能降低。但实际上,在许多通信系统中 的比特误码率并不能满足实际的需求。
② 常用的差错控制方法:
a. 检错重发(ARQ) 在发送端经编码后发送能够发现错误的码,接收端收到后,
经检验若有错误,则通过反向信道把这一结果反馈给发送端。 然后,发送端把前面的信息重发一次,直到接收端认为已正确 地收到信息为止。 常用的检错重发系统:停止-等待重发、返回重发和选择重发。
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短距离无线通信技术
无线传感器网络(WSN)
无线传感器网络基本原理 无线传感器网络实验
物联网
物联网基本原理 物联网基础实验、物联网平台开发型实验、物联网应用系统综合开发案例实验
公众移动通信网络
GSM/GPRS接入基本原理 CDMA接入基本原理 GSM/GPRS接入实验 CDMA接入实验
短距离无线通信技术
目录
现代无线通信的发展趋势 短距离无线通信技术概述 短距离无线通信技术的研究方向 短距离无线通信技术的典型应用 蓝牙(Bluetooth)
蓝牙基本原理
与蓝牙相关的五个实验: 数字基带仿真、服务发现、语音传输、数据传输、电 话网接入、局域网接入、数字图像的采集传输和处理 、无线多点组网
3. 跳频扩频原理:跳频扩频;蓝Fra Baidu bibliotek系统中的跳频
方案(跳频序列、跳频频率)。
4. 保密通信原理:加密系统的组成部分;密钥的
作用;常规密钥密码体制和公开密钥密码体制。
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1. 蓝牙基带系统
短距离无线通信技术
① 蓝牙微微网与信道划分
微微网:蓝牙通信网络的基本单元,由一个主设备和至多7 个处于激活状态的从设备组成。有中心节点的网络。
③ 蓝牙基带包结构及发送/接收处理
LSB
MSB
LSB接入码
包头
有效载荷 MSB
蓝牙基带包的一般格式
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短距离无线通信技术
接入码:长度通常固定,由网络的设备地址生成。每个 蓝牙设备都分配有一个独立的48比特的设备地址BD_ADDR (地址的低24比特部分LAP;地址的高位8比特部分UAP;16 比特的非有效地址部分)。
隔1.28s离开守候状态进入寻呼扫描或查询扫描状态,也可以进入 寻呼或查询状态。 b. 为了建立新的连接,要使用查询和寻呼处理。 c. 如果主设备知道一个设备的地址,就采用寻呼建立连接。 d. 如果地址未知,就采用查询建立连接。查询处理能使一个设备发 现什么设备处于它的通信范围内,以及它们的设备地址和时钟是 什么。然后再经过寻呼处理,即可建立实际的连接。 e. 在连接状态蓝牙设备可以处于一些次状态:激活状态、探测状态、 保持状态、休眠状态。
包头:包含重要的链路控制信息,由于包头的重要性, 通常需要对整个包头采用纠错编码技术加以保护。在蓝牙系 统中,包头分为6个部分,共18比特,然后再用1/3FEC进行 编码,形成54比特。
有效载荷:是数据包传输中的有效信息部分,其长度可 以是固定的,也可以是可变的,由基带包的类型决定。
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短距离无线通信技术
发送/接收处理:蓝牙收发信机使用时分双工方案。 在一般连接状态,主设备在偶时隙开始传送,从设备 在奇时隙开始传送。
TDD方案示意图
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短距离无线通信技术
④ 蓝牙系统工作状态
两个主要工作状态:守候状态和连接状态。 七个中间临时状态:寻呼状态、寻呼扫描状态、查询状态、查询扫描
状态、主设备响应状态、从设备响应状态和查询响应状态。 a. 守候状态是蓝牙设备的默认状态,设备处于低功耗状态,它可以每
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短距离无线通信技术
② 物理链路
蓝牙系统可以在主/从设备间建立不同形式的物理链路, 共定义了两种方式:实时的同步面向连接SCO方式和非实时 的异步无连接ACL方式。
对于SCO,主设备和从设备在规定的时隙传送话音等实 时性强的信息,所发送的SCO包不被重传;
对于ACL,主设备和从设备可在任意时隙传输,以数据 为主,为保证数据的完整性和正确性,ACL包可被重传。
b. 前向纠错(FEC) 发送端经编码后发送能够纠正错误的码,接收端收到这些码 组后经译码能自动发现并纠正传输中的错误。它不需要反馈 信道,特别适合于只能提供单向信道的场合。由于它能自动 纠错,因而延时小,实时性好。
c. 混合纠错(HEC) 接收端不但有纠错能力,而且对超出纠错能力的错误有检测 能力(前向纠错和检错重发方式的结合 )。
③ 差错控制编码的实现
a. 在发送端将被传输的信息附上一些监督码元,这些多余的码 元与信息码元之间以某种确定的规则相互关联(约束)。
b. 接收端按照既定的规则校验信息码元与监督码元之间的关系。 一旦传输发生差错,则信息码元与监督码元的关系就受到破 坏,从而接收端可以发现错误乃至纠正错误。
10
短距离无线通信技术
1
短距离无线通信技术
基于蓝牙技术的系列实验
---- 数字基带仿真
2
短距离无线通信技术
基本原理
1. 蓝牙基带系统:蓝牙微微网与信道划分 ;物
理链路 ;蓝牙基带包结构及发送/接收处理 ;蓝 牙系统工作状态。
2. 差错控制原理:差错控制方法分类;差错控制
编码的生成;蓝牙基带包的差错控制(包头检查 HEC,有效载荷校验CRC,前向纠错FEC)。
④ 差错控制编码的分类
按照差错控制编码的不同功能:检错码、纠错码和纠删码。 按照信息码元和附加的监督码元之间的检验关系:线性码和 非线性码。 按照信息码元和附加的监督码元之间的约束方式:分组码和 卷积码。