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  • 蓝牙跳频技术

    千次阅读 2018-12-23 15:22:58
    相关背景 蓝牙工作于2.4~2.48GHz ISM 频段,由于该频段频谱异常拥挤(11b/g,微波炉,无绳电话等),并且BlueTooth采用低功耗(-6~+4dBm)。...为什么要采用跳频技术 蓝牙协议被设计为同时允许最多八个蓝...

    相关背景

    蓝牙工作于2.4~2.48GHz ISM 频段,由于该频段频谱异常拥挤(11b/g,微波炉,无绳电话等),并且BlueTooth采用低功耗(-6~+4dBm)。因此为了避免频率的相互冲突,蓝牙采用了AFH(Adaptive Frequency Hopping),LBT(Listen Before Talk),功率控制等抗干扰措施。

    为什么要采用跳频技术

    蓝牙协议被设计为同时允许最多八个蓝牙设备互连,因此协议需要解决的一个重要问题就是:如何处理同在有效传输范围内的这些蓝牙设备之间的相互干扰?
    这一问题的解决催生了蓝牙协议最具独创性的通信方式调节性跳频技术。它定义了79个独立且可随机选择的有效通信频率,每个蓝牙设备都能使用其中任何一个频率,且能有规律地随时跳往另一个频率,按协议规范,这样的频率跳转每秒钟会发生1600次,因此不太可能出现两个发射器使用相同频率的情况,即使在特定频率下有任何干扰,其持续时间也仅不到千分之一秒,因此该技术同时还将外界干扰对蓝牙设备间通讯的影响降低到最小,大大提高了蓝牙的抗干扰、抗衰落能力。

    跳频技术

    跳频技术是把频带分成若干个跳频信道(hop channel),在一次连接中,无线电收发器按一定的码序列(即一定的规律,技术上叫做“伪随机码”,就是“假”的随机码)不断地从一个信道“跳”到另一个信道,只有收发双方是按这个规律进行通信的,而其他的干扰不可能按同样的规律进行干扰。与其它工作在相同频段的系统相比,蓝牙跳频更快,数据包更短,这使蓝牙比其它系统都更稳定。

    蓝牙主设备决定跳频序列,从设备依照该序列以每秒1600跳的频率进行跳频。双方需要周期进行同步,以保证在可容许的误差内同时跳到相同的频率。跳频是蓝牙使用的关键技术之一。蓝牙在建链时(包括寻呼和查询)调频速率提高为3,200跳每秒。使用这样高的跳频速率,蓝牙系统具有足够高的抗干扰能力
    在这里插入图片描述

    重要参数及概念

    1、跳频信道数:79个,每个信道带宽为1MHz
    2、Connection 模式:1600 hops/s (625us)
    Page 和 inquiry :3200 hops/s
    3、跳频序列:是对79个跳频信道进行伪随机排序
    4、由主设备的BD_ADDR和主设备的时钟依据特定算法来确定
    5、同一微微网(piconet)采用相同跳频序列。

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  • 蓝牙协议:蓝牙4.2 抓包工具:frontline

    蓝牙协议:蓝牙4.2
    抓包工具:frontline

    计算公式

    F(n+1) = (F(n) + hop) % 37
    其中:
    F(n+1)为下一个连接事件使用的信道;
    F(n)为当前连接事件使用的信道;
    hop为跳频数,取值范围[5~16],由主机在发起连接的时候决定(CONNECT_IND);

    公式在代码中可以简化为:
    若 F(n) + hop < 37,则 F(n+1) = F(n) + hop
    若 F(n) + hop > 37,则 F(n+1) = F(n) + hop - 37

    CONNECT_IND

    连接请求包中包含公式中提到的hop值
    连接请求包中包含当前可使用的Channel Map图,该Map图中所有信道都可用
    Channel Map共5个字节,每个bit表示一个信道,包含广播信道(没有实际含义)

    在这里插入图片描述

    Connect Event

    ch默认值为0,由“CONNECT_IND”可知,hop = 10,代入公式:
    F(n+1) = (F(n) + hop) % 37 = (0+10)%37 = 10
    所以,第一个连接事件发生在ch10
    在这里插入图片描述

    LL_CHANNEL_MAP_IND

    由“CONNECT_IND”可知,hop = 10
    由Channel Map可知,好信道数为29个,坏信道数为8个
    由connInstant可知,Event Counter为0x007c的时候需要应用该Channel Map

    好信道映射到数组map[29]中为:

    map[0] = ch0;
    map[1] = ch9;
    map[2] = ch10;
    map[3] = ch11;
    map[4] = ch12;
    map[5] = ch13;
    ...
    

    代入公式

    ch10 = ch29 + 10 - 37 = ch2, ch2是坏信道,需要重映射:2%29 = 2,所以map[2] = ch10
    ch12 = ch2 + 10       = ch12,ch12是好信道
    ch22 = ch12 + 10      = ch22,ch22是好信道
    ch32 = ch22 + 10      = ch32,ch32是好信道
    ch13 = ch32 + 10 - 37 = ch5,ch5是坏信道,需要重映射:5%29 = 5,所以map[5] = ch13
    ch15 = ch5 + 10       = ch15,ch15是好信道
    

    重映射:坏信道对好信道的总数N进行取余

    在这里插入图片描述

    参考资料:
    BLE Channel Selection Algorithms
    蓝牙跳频算法分析【经典蓝牙 vs BLE 4.x vs BT 5.0 BLE部分】

    展开全文
  • 蓝牙跳频的仿真程序采用GFSK 程序 , 仿真 , 源代码
  • matlab开发-蓝牙调制和跳频蓝牙调制和跳频
  • 蓝牙跳频算法分析与基带跳频的VLSI实现[摘要] 随着无线通信和网络技术的发展,除了广域网、城域网、局域网外,网络界又提出了无线个人局域网的概念,其核心思想是用无线电或者红外线代替传统的电缆,实现个人信息...
  • 蓝牙 跳频技术 研究及其改进算法 Bluetooth frequency hopping research
  • 为了实现蓝牙跳频方案,本文采用了研究相关原理并且着重分析蓝牙Basic Hop Selection Kernel与Adapted Hop Selection Kernel这两种选频方案以及使用C语言代码进行软件仿真的方法,结合蓝牙协议4.0版本中提供的Sample...
  • 蓝牙跳频系统的仿真介绍
  • 文章首先介绍了蓝牙跳频系统中跳频序列的产生算法,接着以此算法为基础,以躲避干扰为目的,从提高系统抗干扰能力的角度出发,提出了一种改进的自适应跳频方案来进一步改善系统的性能,最后基于C语言和MATLAB工具对...
  • 蓝牙跳频仿真系统

    2018-07-17 14:28:21
    MATLAB/SIMULINK通信系统仿真郝佳一书中的蓝牙系统搭建,MATLAB6.0可以仿真,亲测有效。
  • 蓝牙跳频算法分析

    千次阅读 2018-11-14 19:40:52
    1.概述 1.1.为什么需要跳频 WLAN和基于IEEE 802.11规范的无线设备与蓝牙一样,在无需许可的2.4 GHz ISM(工业,科学和医疗)无线电...该跳频技术可以通过各种方法实现,每种方法都有其固有的优点和缺点。在AFH解决...

    1.概述

    1.1.为什么需要跳频

    WLAN和基于IEEE 802.11规范的无线设备与蓝牙一样,在无需许可的2.4 GHz ISM(工业,科学和医疗)无线电频段中运行。为了改善在该环境中的相同规范设备的通讯性能,SIG引入了自适应跳频的技术AFH(advance frequence hopping),以减少这种干扰的影响。该跳频技术可以通过各种方法实现,每种方法都有其固有的优点和缺点。
    蓝牙跳频算法分析
    在AFH解决方案出现之前开发的蓝牙产品采用另一种形式的跳频,其跳频在设计上是随机的。 这些第一代蓝牙设备使用2.4 GHz频段中的83.5个可用频道中的79个,以随机方式跳过这些频道,速率为每秒1600次。 一旦将另一个无线设备引入环境中,这种类型的跳跃就会导致偶尔的冲突。 没有AFH蓝牙缺乏避免这些冲突的能力,从而适应其环境。 结果如下图所示,显示了蓝牙(BT)和无线LAN(WLAN)都在运行的环境。
    蓝牙跳频算法分析
    与上述相反,自适应跳频AFH允许蓝牙通过识别固定的干扰源并将其从可用信道列表中排除来适应环境。 这种重新映射过程还涉及减少蓝牙使用的信道数量。 蓝牙规范要求至少20个信道的最小集合。 下图显示了与上图相同的环境,但现在使用了自适应跳频后的蓝牙通讯信道。
    蓝牙跳频算法分析

    2.Classic 跳频

    经典蓝牙跳频框架如下所示:有一个Channel map,即为跳频表,一个跳频阶跃;根据跳频表和跳频阶跃和当前通讯频点,即可计算出主从机下一次数据通讯的频点。
    蓝牙跳频算法分析
    蓝牙跳频表算法各家的算法略有不同,但都需要解决两个问题

    1. 信道评估:

    SIG规范没有规定如何识别不良信道,目前有两种主要的方法用于执行具有自适应跳频的信道评估:RSSI(接收信号强度指示)和PER(分组错误率)。
    RSSI和PER都是众所周知的用于确定哪些信道可能已被占用的技术。然而,当涉及监听当前信道状态时,这两种方法不同。 PER用于反复测试和重新评估不良信道的方法不如RSSI准确,并且可能导致临时挫折。然而,在使用RSSI时还存在许多其他问题,例如RSSI消耗的功率大于PER。当缺少可用的时隙时,RSSI还可以要求从其他功能获取带宽。

    2. 同一信道数据通讯:

    蓝牙AFH规定,主设备和从设备都通过同一频道进行通信。 这样做是为了避免主设备在“好”信道上发送而从设备响应“坏”信道(反之亦然)的情况,因为这将导致多次重传(其他协议AFH的数据收发是在不同信道,会产生发数据正常,接收信道干扰导致无法响应主产生的多次重传)。由于主设备和从设备在相同频率上发送接收数据,因此信道跳频率降低50%至每秒800次。 虽然这可以使蓝牙设备对来自其他蓝牙设备的干扰更敏感,但迄今为止所带来的好处超过了这个小缺点。 

    3.AFH

    3.1.AFH 的原理

    AFH 技术是对原始蓝牙跳频序列的一种改进, 它允许蓝牙设备缩减跳频点的数量, 其基本原理是将信道分成unknown, bad or good三类, 从而避免使用bad 信道, 减少受干扰的程度。当蓝牙微微网进入AFH 状态后, 其跳频序列可使用的跳频点N 的数量是动态变化的, 但规定必须有一个最小值Nmin , 即Nmin≤N≤79。 Bluetooth 协议中将Nmin定义为20。 AFH 只用于连接状态, 而不会改变寻呼、查询等状态时的跳频序列。自适应跳频选择机制的实现是基于原79 跳系统的频率选择核心, 在其基础上增加了AFH_mode和AFH _channel _map 两个参数( 图2.12) 。 AFH_mode 指出当前选频核心是否可以使用自适应跳频序列; AFH_channel_map 中指明哪些信道是可用的, 哪些信道是不可用的。首先, 原选频核心生成一个信道, 如果这个信道是AFH_channel _map 中定义的可用信道, 则不作任何调整, 直接作为跳频序列的输出; 如果此信道包含在不可用信道中, 则通过重定位函数将其映射成一个可用的信道。这种映射关系是一一对应的 , 就是说, 如果给定了蓝牙地址、时钟以及AFH_channel_map, 一个不可用的射频信道将被唯一地转换为一可用信道, 这样保证了在同一微微网中使用AFH 机制的主从设备能够保持跳频序列的同步。
    蓝牙跳频算法分析
    蓝牙跳频算法分析
    在这种实现机制下, 非自适应的79 跳系统的跳频序列等于将全部信道设为可用的AFH 选频核心产生的频率序列, 这一属性使得可以方便地与原非AFH 设备保持兼容。 AFH 技术的另一点改变是: 在原跳频系统中, 主从设备分别采用不同的频率发送数据; 当处于AFH 状态时, 在一次主从对话期间, Slave使用与Master相同的射频信道向Master响应数据包, 这被称作AFH 的相同信道机制。使用相同信道机制主要是由于在网中存在干扰的情况下, 减少跳频可以防止Slave在发送响应分组时跳到可能发生冲突的信道上, 保证至少在一次主从对话的过程中数据不易受到干扰, 达到提高吞吐率的目的。
    蓝牙跳频算法分析

    3.2.AFH状态的控制

    由于一个微微网中的跳频序列完全是由主设备决定的, 因此, 主设备也负责控制微微网跳频序列自适应状态的启用和停止, 并需要定期地更新可用信道信息。当系统希望进入AFH 状态时, 主设备首先要进行设备识别和初始化操作, 该过程主要在LMP( 链路管理协议) 层进行。 主设备先向其所有从设备发送询问消息, 通过查看从设备的属性检查是否具有支持AFH 机制的能力。如果主从设备都支持AFH, 则主设备发送LMP_set _AFH 的PDU 数据分组, 此PDU中包括AFH_mode 和AFH_channel_map 等参数, 将可用和不可用的信道通告给从设备。主设备对AFH 状态的进入、退出和更新都使用此PDU 类型, 发送AFH 命令之后, 主设备将等待确认信息的返回。 如果在规定的某个时刻( AFH_instant) 之前收到确认信息,则整个微微网顺利改变AFH 状态;
    蓝牙跳频算法分析
    如果是进行更新信道信息操作, 在AFH_instant 之前未收到确认信息的情况下, 主设备将恢复使用全部信道作为可用信道的跳频序列,并继续向从设备发送AFH 命令直到收到响应, 方可以使用更新后的自适应跳频序列。
    蓝牙跳频算法分析

    3.3.可用信道的确定

    AFH_channel_map 参数中的可用信道是由以下几点共同确定的:
    (1) 主设备本身对于干扰的测量。其主要依据有分组包丢失率(PLR)、接收信号强度(RSSI)、循环冗余纠错(CRC)、混合纠错(HEC)、前向纠错(FEC)等。
    (2) Host端可以通过HCI命令HCI_set_AFH_Channel_Classification向蓝牙设备声明信道状态信息。
    (3) 从设备也可以把其掌握的信道信息通过LMP 层的PDU 报告给主设备。
    主设备将对这些信息资源进行理的分析和推算并最终生成一个可信赖的AFH_channel_map, 但无论如何可用信道的数量一定要大于最小信道数Nmin (20) 。 假设推算得到可用的good信道数为NG, 若NG ≥Nmin , 则可以使用全部good信道; 若Nmin > NG, 则必须使用部分unknown/bad 信道。

    4.CSA#1(BLE 4.x)

    4.1.算法流程

    CAS#1跳频算法用于数据连接中,数据信道共37个,跳频公式如下: unmappedChannel = (lastUnmappedChannel + hopIncrement) mod 37。
    fn+1=(fn+hop) mod 37, hop是一个5~16的随机值,在每次链路建立之后固定。协议规定第一次连接事件中fn=0,fn+1=(0+hop) mod 37,也就是hop信道编号
    蓝牙跳频算法分析

    4.2.举例

    假设主机 ChanelMap = 00011110 00000000 11100000 00000110 00000000b,最右边为第 1 信道,最左边为第 40 信道。那么使用到的信道为 9, 10, 21, 22, 23, 33, 34, 35, 36。
    usedChannel[] = {9,10,21,22,23,33,34,35,36}, 即numUsedChannel(N) = 9
    Last Unmapped Channel 的初值值为 0(之后为每次计算出来的unmappedChannel);
    假设输入 hopIncrement = 7, 则
    unmappedChannel = (0+7)mod37 = 7,而 7 信道不是一个可用的信道,那么就要重映射, N=9
    remappingIndex = 7mod N = 7
    又 usedChannel[7] = 35
    所以 data channel index = 35.

    4.3.usedChannel

    在上面的论述中,我们假设了ChanelMap,但在实际过程中如何得到。
    1.系统在启动后会将所有数据信道(37)都设置为可用。
    2.在随后的使用过程中会对信道状态进行评估,非常的类似于AFH机制的信道评估(可以看做简化版的AFH)。
    3.评估的输入参数有两个,1)设备对自身的评估结果;2)来自host的评估结果。最终通过一系列算法确定除usedChannel map.
    4.在链路建立时,initiating端会发送CONNECT_REQ,会将channel_map填充ChM字段,同时会置上一个timer(device_channel_map_update_timer),用于之后定期更新该channel_map(使用LL_CHANNEL_MAP_IND)
    5.其次当host通过hci cmd发送host的信道评估结果时,也需要更新channel_map;

    本地如何对信道进行评估??
    其实与classic相似,其主要依据有分组包丢失率(PLR)、循环冗余纠错(CRC)。所以可以看做是简化版的AFH.

    5.CSA#2(BLE 5.0)

    CSA#2是更复杂和更难跟踪用于获得下一个连接事件的信道索引的算法。特别是在高通量使用情况下,避免干扰和多路径衰落效应,使得蓝牙可以在超过10dBm的发射功率情况下获取全世界不同国家的无线电认证(单点发射功率过高肯定是难过欧美无线电认证,必须通过跳频方式使得产品平均低于当地政府要求,CSA #2的算法下,蓝牙产品在整个工作频段的平均功率较CSA #1要低)。
    蓝牙跳频算法分析

    5.1.输入参数

    1.ChannelIdentifier = (Access Address31-16) XOR (Access Address15-0)
    2.The 16-bit input counter changes for each event.
    For data connections it is the connection event counter connEventCounter defined in Section 4.5.1.
    对于M && S,每一个次CE,connEventCounter+=1;
    For periodic advertising it is the event counter paEventCounter defined in
    Section 4.4.3.4. (The initial value of this counter is implementation specific. The counter shall be incremented by one for each AUX_SYNC_IND PDU; the paEventCounter shall wrap from 0xFFFF to 0x0000. AUX_SYNC_IND PDUs shall use the Channel Selection Algorithm #2 (see Section 4.5.8.3) with this event counter.)

    5.2.随机数prn_e的生成过程

    蓝牙跳频算法分析

    5.2.1.PERM

    蓝牙跳频算法分析

    5.2.2.MAM

    蓝牙跳频算法分析
    output = (17 x a + b) mod 216

    5.3.重映射

    蓝牙跳频算法分析

    5.4.举例

    假设主机使用到的信道为 9,10,21,22,23,33,34,35,36。
    usedChannel[]={9,10,21,22,23,33,34,35,36}
    Access Address 假设为 0x364F10C1, Access Address[31~0] = {0011 0110 0100 1111 0001 0000 1100 0001}
    第一步:
    ChannelIdentifier = {0011 0110 0100 1111}XOR{0001 0000 1100 0001}= {0010 0110 1000 1110} (十进制 9870)
    第二步:
    A 点: ChannelIdentifier XOR counter, 初始时刻 counter=0;
    A = {0010 0110 1000 1110} XOR {0000 0000 0000 0000}={0010 0110 1000 1110}
    B 点 PERM ,交换比特位;
    B = {0110 0100 0111 0001} (十进制 25713)
    C 点 MAM, Multiply, Add, and Modulo;
    C = (2571317+9870)MOD(2^16) = 53775 {1101 0010 0000 1111}
    同理:
    D = {0100 1011 1111 0000}(十进制 19440)
    E = (19440
    17+9870)MOD (2^16) = 12670 {0011 0001 0111 1110}
    F = {1000 1100 0111 1110} (35966)
    G = (3596617+9870)MOD(2^16) = 31468{0111 1010 1110 1100}
    prn_e = G XOR ChannelIdentifier = {0101 1100 0110 0010}(23650)
    第三步:
    unmappedChannel = prn_e MOD 37 = 7
    第四步:
    判断, 7 信道不是一个可用的信道,那么就要重映射, N=9
    remappingIndex = floor(9
    23650/2^16) = 3
    又 usedChannel[3] = 22
    所以 data channel index = 22.

    5.5.小结

    CSA #2和CSA #1一样的地方是都有一张约定的跳频表;不一样的是跳频阶跃的值,CSA #1的跳频阶跃值是固定的,CSA #2的跳频阶跃是通过算法计算出来的。
    另外一个不一样的是CSA #2可以用在广播信道和连接信道,CSA #1只适用于连接信道。

    6.总结

    经典蓝牙跳频AFH算法最为复杂,需要实时监听坏信道,更新跳频表,对MCU资源要求较高,BLE 4.x是AFH的简化版,跳频表随机,跳频阶跃固定,蓝牙5的BLE部分使用新的CSA #2算法,跳频阶跃通过算法计算得到,避免干扰和多路径衰落效应。

    转载于:https://blog.51cto.com/11134889/2317010

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  • 谈谈蓝牙跳频技术解决方案

    千次阅读 2018-12-26 10:17:55
    蓝牙跳频技术解决方案 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...

    蓝牙跳频技术解决方案

    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(2400~2 483.5 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。
    在这里插入图片描述
    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信道采用的是跳频/时分复用方案,信道分为若干个625μs时隙,每一个时隙对应不同的频率。

    正常的跳频速率为1600跳/秒,每一个时隙可以传送一个单时隙数据包。传送3时隙和5时隙数据包时,跳频序列不变(即每时隙对应的载频与单时隙包相同),但在传送一个数据包的过程中载频不变,都使用和第一个时隙相对应的频道。

    Bluetooth技术规范共定义了10种跳频选择方案,其中5种对应于79跳系统。跳频算法的主要指标如下:跳频序列由Bluetooth设备标志(主设备Bluetooth地址低位部分28 bit)决定,每个时隙的载频由该时隙的相位(即时隙号)决定。Bluetooth设备标志共28位,可以区分228个跳频序列,数量非常巨大。时隙号(相位)是27位的主设备CLK,一个完整的跳频序列持续的时间为227×625μs≈23 h。跳频序列中任意32个连续载频覆盖的范围至少达64 MHz,每个频率的访问机会都是相同的。

    可见Bluetooth跳频序列数量巨大,而且每个序列都有较好的随机性。

    更为重要的是,任意时刻的载频完全由Bluetooth设备标志和时钟决定,可以用组合逻辑电路实现,不需要进行存储,因此跳频序列实现简单。当Bluetooth设备标志和时钟切主要用途是对抗多径衰落。由于多径衰落的存在,使得同一个帧由于路径不同,到达用户端的时延有先有后。在相关的频域上的会造成子载波之间的相互干扰,影响性能。

    另外,由于有了循环前缀,使得IFFT FFT操作把原来的线性卷积变成循环卷积,大大简化了相应的信号处理复杂度。不知道这么解释可以么?

    2.比较详细的过程是:

    OFDM信号发送器的原理是:用户信号以串行的方式输入发送器,速率为R码字/秒。这些码字先被送入一个串行-并行变换器中,使串行输入的信号以并行的方式输出到条线路上。这M条线路上的任何一条上的数据传输速率则为R/M码字/秒。

    该OFDM码随后被送入一个进行快速傅立叶逆变换的模块,进行快速傅立叶逆变换。快速傅立叶逆变换矩阵可以把频域离散的数据转化为时域离散的数据。

    由此,用户的原始输入数据就被OFDM按照频域数据进行了矩阵处理。计算出快速傅立叶逆变换样值之后,一个循环前缀被加到了样值前,形成一个循环拓展的OFDM信息码字。添加循环前缀技术利用的是离散线性系统原理中的一个概念。

    我们知道,在连续时间域,两个时域信号的卷积就等于这两个信号频域形式的乘积。但是,这在离散时域的情况下一般是不成立的,除非使用无矩阵限大的样值点N或者至少一个卷积信号是周期性的(在该情况下,信号可以被圆周卷积)。

    因为我们只能使用有限的样值点N,所以只能利用循环前缀使OFDM信息码在我们感兴趣的时间区内呈现周期性。循环拓展信息码的样值再次通过一个并行-串行转换器模块。然后按照串行的方式通过信道(经过适当的滤波和调制)。在传输过程中,信道的冲击响应对时域信号造成了干扰。

    由于循环前缀使所传输的OFDM信号表现出周期性,这种卷积就成了一种圆周卷积。根据离散时间线性系统原理,这种圆周卷积就相当于OFDM信号的频率响应和信道频率响应的乘积。矩阵接收器完成与发送器相反的操作。接收器收到的信号是时域信号。

    由于无线信道的影响发生了一定的变化,接收到的信号经过一个串行-并行的转换器,并且把循环前缀清除掉。清除循环前缀并没有删掉任何信息。循环前缀中的信息是冗余的。使用循环前缀是为了保证前面提到的卷积特性的成立。对于噪声干扰,要求在低信噪比或高误码率的信道条件下能实现跳频系统的正确同步。

    对此,需考虑以下各点换时,跳频序列立即切换, 不同跳频序列间的切换极为方便且迅速。

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  • 基于FPGA的蓝牙跳频模块的研制.pdf
  • 蓝牙的自适应跳频技术

    千次阅读 2019-01-19 20:56:20
    蓝牙技术是工作在2.4GHz免费工业频段上的短距离无线通信技术,同时工作在2.4G频率...但其实早期的蓝牙与802.11之间的干扰非常的严重,足以毁掉双方的通信,造成了双方无法共存的局面,于是蓝牙采用了** 自适应跳频技术
  • 分析了蓝牙跳频序列的汉明相关特性、序列平衡特性、组网特性和系统容量,指出某些蓝牙跳频序列在时钟同步时会出现严重的碰撞,并提出了相应的解决办法,其中一个较好的解决办法是同一区域任意2台蓝牙设备的地址A27 -...
  • 680蓝牙跳频算法的改进与蓝牙家庭网络的研究30857字-59页.doc
  • 蓝牙跳频的仿真程序采用GFSK 调制
  • 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...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
  • 蓝牙跳频的仿真程序采用GFSK 调制 WCDMA , 程序 , 仿真 , 源代码
  • “ 本篇讲述蓝牙跳频算法及原理分析,分为四块部分,为什么需要跳频,经典蓝牙跳频,BLE 4.x跳频和BLE 5.x跳频,最后附上一份跳频代码,需要的朋友可以后台和我联系” 01 为什么需要跳频 WLAN和基于IEEE 802.11规范...
  • 蓝牙是工作在2.4GHz(2.40~2.48GHz)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...
  • 关键词:蓝牙 自适应跳频 共存性蓝牙是运行在2.4GHz非授权ISM频段上的短距离无线技术,可用作线缆替代技术或一种先进的个人局域网技术。由于对ISM频段的接入没有限制,蓝牙设备将受到很重要的干扰。干扰源可能是...
  • 摘要:本文从蓝牙技术的特性谈起,然后详细阐述了基于蓝牙无线接口的测控系统原理及其硬件的设计实现,然后针对该系统,实现了软件,...另一方面,本文还从蓝牙跳频序列标准谈起,对蓝牙跳频算法做了进一步的详细研究。
  • Bluetooth LE4.0官方协议讲解,跳频可以保证安全和传输速度。
  • 蓝牙跳频通信  Bluetooth 采用跳频扩频(FHSS )技术,使用79个信道,每个信道占用1MHz,信号不断以1600Hz(赫兹是国际单位制中频率的单位,它是每秒中的周期性变动重复次数的计量。1赫兹=1次/秒)的速率在79...
  • 蓝牙技术谈之跳频技术(一)

    万次阅读 2013-08-14 17:41:30
    跳频技术 (Frequency-Hopping Spread Spectrum; FHSS)在同步、且同时的情况下,接受两端以特定型式的窄频载波来传送讯号,对于一个非特定的接受器,FHSS所产生的跳动讯号对它而言,也只算是脉冲噪声。FHSS所展开的...
  • Bluetooth:蓝牙中的自适应跳频技术

    千次阅读 2009-07-03 18:25:00
    Bluetooth:蓝牙中的自适应跳频技术减小字体 增大字体 作者:佚名 来源:不详 发布时间:2005-12-9 12:46:38<!--google_ad_client = "pub-5805842465818502";//336x280, 创建于 07-12-17
  • Bluetooth(蓝牙)是由Ericsson等五家世界级的计算机和通信公司作为原始发起组织而推出的一种低成本、短距离的全球无线多媒体通信标准,它可以使我们避免电缆布线的烦琐,实现在各种蓝牙设备之间方便快捷的连接。...

空空如也

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蓝牙通过跳频