通信原理与技术蓝牙技术

第15章 蓝牙技术
15.2 蓝牙技术概述
蓝牙是一个开放性的无线通信标准，设计者的初 衷是用隐形的连接线代替线缆。其目标和宗旨是：保 持联系，不靠电缆，拒绝插头，并以此重塑人们的生 活方式。它将取代目前多种电缆连接方案，通过统一 的短程无线链路，在各信息设备之间可以穿过墙壁或 公文包，实现方便快捷、灵活安全、低成本小功耗的 话音和数据通信。
第15章 蓝牙技术
具体地说，“蓝牙”技术的作用就是简化小型网络
设备（如移动 PC 、掌上电脑、手机）之间以及这些设 备与 Internet 之间的通信，免除在无绳电话或移动电话、 调制解调器、头套式送／受话器、PDA、计算机、打印 机、幻灯机、局域网等之间加装电线、电缆和连接器。
第15章 蓝牙技术
第15章 蓝牙技术
天线 滤波器 5 mm
蓝牙芯片 1 0 mm 9× 9 mm
9 mm 1 8 mm
图15―1 蓝牙芯片
第15章 蓝牙技术
蓝牙支持点到点和点到多点的连接，可采用无线
方式将若干蓝牙设备连成一个微微网（ Piconet ），多 个微微网又可互连成特殊分散网，形成灵活的多重微
微网的拓扑结构，从而实现各类设备之间的快速通信。
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15.1 “蓝牙”的由来
“蓝牙”这个名字的来历颇具传奇色彩。公元10世 纪的北欧正值动荡年代，各国之间战争频繁，丹麦国 王哈拉德二世挺身而出，到处疾呼和平。经过他的不 懈努力，战争终于停止，各方领袖坐到了谈判桌前， 至此，四分五裂的挪威和丹麦得以统一。
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关于这位国王的名字有两种说法：一种说法是他
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1999年11月，比尔·盖茨专程到拉斯维加斯一间只
有 11 名员工的小公司访问，只因这家公司已研制成功 一种含蓝牙技术的胸卡，随后，微软便宣布加入SIG。
目前，包括索尼、惠普、戴尔在内的 2500 多家公司都
签署了相关协议加入该组织，共享这一先进技术，而 且数目还在不断的增长，从而在全球范围内掀起了一 股蓝牙热潮。这么多的精英公司集中在一项技术的大 旗下，在商业史上是史无前例的，一项公开的全球统 一的技术规范得到了工业界如此广泛的关注和支持， 也是以往所罕见的。这说明基于此项技术的产品具有 广阔的应用前景和巨大的潜在市场。
的全名是Harald Blatand，Blatand在英语中意思为“蓝 牙”（ Bluetooth ）；还有一种说法是这位英雄的丹麦 国王酷爱吃蓝梅，以致于牙齿都被染成了蓝色，因此 “蓝牙”（Bluetooth）成了他的绰号。
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1000 年后的今天，世界范围内电子设备技术高速
发展。瑞典的爱立信公司于 1994 年成立了一个专项科 研小组，对移动电话及其附件的低能耗、低费用无线 连接的可能性进行研究，他们的最初目的在于建立无 线电话与PC卡、耳机及桌面设备等产品的连接。但是 随着研究的深入，科研人员越来越感到这项技术所独 具的个性和巨大的商业潜力，同时也意识到凭借一家 企业的实力根本无法继续研究，于是，爱立信将其公 诸于世，并极力说服其他企业加入到它的研究中来。
蓝牙技术以低成本的近距离无线连接为基础，为固定 与移动设备通信环境建立一个特别连接，完成数据信
Leabharlann Baidu
息的短程无线传输。其实质内容是要建立通用的无线
电空中接口（Radio Air Interface）及其控制软件的公开 标准，使通信和计算机进一步结合，使不同厂家生产 的便携式设备在没有电线或电缆相互连接的情况下， 能够在近距离范围内具有互用、互操作的性能 （Interoperability）。
它能在一个微微网内寻址 8个设备，其中 1 个为主设备， 7个为从设备。蓝牙是一种低功耗的无线技术，当检测 到距离小于 10m 时，接收设备可动态调节功率。当业 务量减小或停止时，蓝牙设备可以进入低功率工作模 式。功耗低，对人体危害小。
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蓝牙集成电路应用简单、成本低廉、容易实现和
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他们共同的目标是建立一个全球性的小范围无线
通信技术，并将此技术命名为“蓝牙”，来表达要将 这种全新的无线传输技术在全球推广，并实现全球通
用的雄心。
1998年2月，瑞典爱立信（ERICSSON）、芬兰诺 基亚（NOKIA）、日本东芝（TOSHIBA）、美国IBM 和英特尔（Intel）公司五家著名厂商，组成了一个特 殊利益集团（有的书译为特别兴趣小组）SIG （Special Interest Group）。之后，蓝牙引起了越来越 多企业的关注。
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在发射带宽为1MHz时，其有效数据速率为721kb/s，
最高数据速度可达1Mb/s。由于采用低功率时分复用方 式工作（发射），其有效传输距离大约为 10m ，加上
功率放大器时，传输距离可扩大到 100m。蓝牙数据包
在某个载频上的某个时隙内传递 ，不同类型的数据 （包括链路管理和控制消息）占用不同信道，并通过 查询（Inquiry）和寻呼（Paging）过程来同步跳频频率 和不同蓝牙设备的时钟。除采用跳频扩谱的低功率传 输外，蓝牙还采用鉴权和加密等措施来提高通信的安 全性。
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它推动和扩大了无线通信的应用范围，使网络中
的各种数据和语音设备能互连互通，从而实现个人区 域内的快速灵活的数据和语音通信。“蓝牙”技术的 目的是使特定的移动电话、便携式电脑以及各种便携 式通信设备的主机之间在近距离内实现无缝的资源共 享。
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作为一种无线数据与语音通信的开放性全球规范，
此外，蓝牙技术还为已存在的数字网络和外设提
供通用接口以组建一个远离固定网络的个人特别连接 设备群。蓝牙技术使用全球通行的、无需申请即可使
用的 2.45GHzISM （工业 Industry 、科学 Science 、医学
Medicine）频段。若以2.45GHz为中心频率，在这个频 段上最多可设立79个带宽为1MHz的信道。其收发信机 采用跳频扩谱（Frequency HoppingSpreadSpectrum）技 术，在2.45GHzISM频段上以1600跳/秒的速率进行跳频 通信。