概述
V4.0 蓝牙4.0包括三个子规范，即传统蓝牙技术、高速蓝牙和新的 蓝牙低功耗技术。蓝牙 4.0的改进之处主要体现在三个方面， 电池续航时间、节能和设备种类上。拥有低成本，3毫秒低延 迟、100米以上超长距离、AES-128加密等诸多特色。
第二章、蓝牙的基础知识
1、2.4GHz ISM 频段
10、信道的控制
信道的控制主要包括微微 网信道如何建立、蓝牙单元 怎样加入微微网、怎样离开 微微网,以及为了支持这些 功能而定义的几种运行状态。 蓝牙链路主要有两个状态:待 机和连接。另外有七个子状 态:呼叫、呼叫扫描、查询、 查询扫描、主单元响应、从 单元响应、查询响应。
10、信道的控制
首先主单元使用GIAC和DIAC查询(查询子状态 一定范围内的蓝牙设备。如果附近的蓝牙设备 正在侦听这些查询(查询扫描子状态)，它就会 通过发送自己的地址和时钟信息(FHS数据包)给 主单元(查询响应子状态)来响应主单元。发送 这些信息以后，从单元就开始侦听来自主单元 的寻呼消息(寻呼扫描)。主单元在发现范围内 的蓝牙设备之后可以寻呼这些设备(寻呼子状态 ) 以建立连接。处于寻呼扫描状态的从单元如果 被主单元寻呼到，则从单元可以立即用自己的 设备访问码(DAC)作为响应(从单元响应子状态)。 主单元接收到来自从单元的响应之后即可传送 主单元的实时时钟BD_ ADDR, BCH奇偶位以及 设备类别(FHS数据包)作为响应。从单元收到该 FHS数据包后，主单元和从单元即进入连接状 态。
3、抗干扰技术
蓝牙采用了跳频（Frequency Hopping）方式来扩展频谱,将 2.402～2.48GHz频段分成79个频点，相邻频点间隔1MHz。 蓝牙设备在某个频点发送数据之后，再跳到另一个频点发送， 而频点的排列顺序则是伪随机的，每秒钟频率改变1600次， 每个频率持续625μｓ。 自适应跳频技术 与常规跳频相比，在接收端多了信号质量分 析器，作用主要是根据接收信号的质量和一定的准则判定信 道的好坏，从而发出指令去除受干扰的跳频频率，调整跳频 频率表。
Slave
Slave Slave Master Slave
Slave
Master Slave Slave
7、语音传输理论
蓝牙支持电路交换和分组交换两种技术，可以支持异步数 据信道，三路语音信道，异步数据与同步语音同时传输的信道。 蓝牙采用电路交换的方式传输语音，每个语音信道数据速率 为64kbit/s，采用PCM编码或CVSD(连续可变斜率增量调制)编 码，具体方式通过链路管理器来协商。
9、蓝牙的信道
1.蓝牙的物理信道由伪随机码控制的79个(0-78)跳频频段构成 不同的跳频频段代表不同的信道，信道间隔：1MHz。 2.蓝牙的逻辑信道包括LC控制信道、LM控制信道(分别用于链路 控制层次和链路管理层次)、UA/UI/US用户信道，分别用于传输 异步/等时/同步用户信息。 LM、UA、UI信道在有效载荷头里给出指示。US信道只能由SCO链 传输，UA、UI信道一般由ACL链接传输，它们也可以在SCO链接 上以DV分组传输数据，LM信道既可以用SCO链接也可以用ACL链 接。
5、最大发射功率
蓝牙设备的最大发射功率可分为3级：100mw（20dB/m）、2.5mw（4dB/m） lmw（0dB/m）。当蓝牙设备功率为lmw时，其传输距离一般为0.1~10m。当 发射源接近或是远离而使蓝牙设备接收到的电波强度改变时，蓝牙设备会自 动地调整发射功率。当发射功率提高到10mw时，其传输距离可扩大到100m。
4、蓝牙编址
为了唯一标识每个蓝牙设备,各自都分配了一个唯一的蓝牙设 备地址(BD--ADDR),总长48位。
活动成员地址：AM_ADDR 休眠成员地址：PM_ADDR
访问请求地址：AR_ADDR
每个活动单元分配有一个3位 的活动成员地址，主单元没必 要拥有活动单元地址，从单元 只能接受与活动单元地址相匹 配的分组，进入休眠状态时就 丢失了活动成员地址，但允许 其在从-主半时隙中发送访问请 求信息。
6、蓝牙网拓结构-微微网（皮网）
一个微微网可由8个蓝牙设备组成。
Slave Slave
Slave Slave Master Slave
在同一个微微网中，主设备为所有的 设备提供时钟和跳频同步序列。
在同一个微微网中，所有的设备有同 样的跳频序列。
Slave Slave
6、蓝牙网拓结构-分散网
两个或更多的微微网在重叠的区 域可以建立特殊的呼叫。
8、数据传输理论
同一微微网内的主从单元之间按照时分双工机制进行数据 传输。主单元和从单元需要在不同的时隙传输分组，规定主 单元在偶数时隙传输分组,在奇数时隙接收分组；从单元在奇 数时隙传输分组,在偶数时隙接收分组。每个分组可以覆盖不 止一个时隙,最多可以覆盖5个时隙。在发送一个数据分组期 间，射频的频率保持恒定。 蓝牙的数据差错控制规程采用了三种方案:1/3比率前向纠 错编码(FEC),2/3比率前向纠错编码(FEC),检错重传(ARQ)。
8、数据传输理论
蓝牙数据分组格式
72b 54பைடு நூலகம் 0-2745b
接入码
分组头
有效载荷
接入码
信道接入码CAC(用来标识一个微微网) 设备接入码DAC(指定的信令过程，如呼叫及呼叫应答) 查询接入码IAC(通用查询接入码和专用查询接入码)
8、数据传输理论
分组头
3 4 1 1 1 8
AM_ADDR
TYPE
概述
V2.1+EDR 安全简易配对，改进过后的连接方式会自动使用数字密码来进 行配对与连接。低耗电监听模式，相互确认保持状态的讯号发 送时间间隔由0.1s延长至0.5s，达到更好的省电效果。 V3.0+HS(High Speed） 蓝牙3.0的核心是"Generic Alternate MAC/PHY"(AMP)，这是一 种全新的交替射频技术，允许蓝牙协议栈针对任一任务动态地 选择正确射频。通过集成"802.11 PAL"(协议适应层)，蓝牙3.0 的数据传输率提高到了大约24Mbps即在需要时调用802.11wifi 用于实现高速数据传输。引入了增强电源控制(EPC)机制，再辅 以802.11，实际空闲功耗会明显降低。新的规范还具备通用测 试方法(GTM)和单向广播无连接数据(UCD)两项技术，并且包括 了一组HCI指令以获取密钥长度。
第三章、蓝牙的协议体系
1、体系结构
1、体系结构
蓝牙协议体系可以分为四层，包括核心协议层、替代电电缆协 议层、电话控制协议层和选用协议层，每一层还包含一些具体 的协议。 1 核心协议：基带、链路管理协议(LMP)、逻辑链路控制和适 配协议(L2CAP)、服务发现协议(SDP)； 2 替代电缆协议：串行电路仿真协议(RFCOMM)； 3 电话控制协议：二元电话控制规范(TCS Binary)与 AT—命令 4 选用协议：点到点协议(PPP)、用户数据报／传输控制协议 ／互联网协议(UDP／TCP／IP)、目标交换协议(0BEX)、无线 应用协议(WAP)、无线应用环境(WAF)等。 除了上述协议层外，蓝牙规范还定义了主机控制器接口(HCl)， 它为基带控制器、链路控制器以及访问硬件状态和控制寄存器 等提供命令接口。
3、抗干扰技术
蓝牙自适应跳频步骤
设备识别：由LMP确定通信双方是否支持AFH模式，若支持， 则交换信息，包含通信应使用的最小信道数。 信道分配：主从设备均根据指标参数，如包损率等判定信道的 好坏。 分类信息交换：主从设备交换信道信息，以确定哪些信道可用。 自适应跳频：选择合适的跳频频率，在通信过程中，信道好坏 不断变化，需要周期性的对信道进行估计。
FLOW
ARQN
SEQN
HEC
活动成员地址(AM-ADDR) 类型码(TYPE)(16种，4种公共，12中以ACL/SCO区分) 流控(FLOW)(接收缓冲区满为0，清空为1) 确认指示(ARQN)(接收成功为1，接收失败为0) 序列编号(SEQN)(接收端按正确顺序接收分组，避免重复) 分组头错误校验码(HEC)(用于对分组头完整性进行校)
1、体系结构-核心协议
基带协议确保各个蓝牙设备之间的物理射频连接，以形成微微 网。基带对相应的基带数据分组提供物理链路，所有的语音和 数据分组都附有不同级别的前向纠错和CRC。 链路管理协议负责蓝牙设备间链路的建立和控制，还可用于安 全方面的鉴权和加密，控制无线部分的能量模式和工作周期， 微微网各设备的连接状态。 L2CAP完成基带与高层协议间的适配，并通过协议复用，分割 及重组操作为高层提供数据业务和分类提取。 SDP可以查询到设备服务信息和服务类型。
ISM频段：Industry Science and Medical Band （工业、科学、医学）。
2、调制方式
GFSK即高斯滤波频移键控，即将输入信号经高斯低通滤波 器进行预调制滤波，再进行FSK的调制方式。 载波向上频移157kHz表示“1”，向下频移157kHz表示“0”， 速 率是1Mbit/s。 BT=0.5（0.5是将数据滤波器的-3dB带宽设定在500kHz， 可以限制射频占用的频谱） 调制指数=0.28-0.35
天津理工大学
蓝牙基础技术
第一章、蓝牙标准的发展
概述
V1.1 最早期版本，单工模式，传输率约在748~810kb/s，因是早期设 计，容易受到同频率产品干扰,影响通讯质量。 V1.2 同样是单工模式，只有 748~810kb/s 的传输率，但加上了抗干 扰跳频功能。 V2.0+EDR(Enhanced Data Rate) 可实现2Mbps和3Mbps的位速率，并增加了正误表来修正由此带 来的改变。传输率约在 1.8M/s~2.1M/s，开始支持双工模式即 一面作语音通讯，同时亦可以传输档案/高质量图片。