蓝牙物理层|报头和数据有效载荷处理
本文描述了蓝牙物理层模块或块。介绍了通过蓝牙物理层处理蓝牙数据包头和通过蓝牙物理层处理数据负载的方法。
作品简介:
蓝牙技术的规范由蓝牙SIG(特殊兴趣小组)开发和维护。蓝牙有各种各样的版本，从V1.2到V4.1, V4.2, V5.0和V5.1(最近发布)。蓝牙设备使用2.4 GHz非授权频段。它总共使用40个通道，其中3个用于广告，37个用于数据传输/接收。蓝牙兼容设备在大约50米(室内)和150米(室外)的距离内进行通信。
蓝牙网络中有两种网络拓扑结构，即微微网和散点网。Piconet由1个主节点和1个从节点或1个主节点和多个从节点组成。多个微微网的组合称为散射网。一个设备可以参与多个微微网，并将分时，需要与当前微微网的主人同步。
图中描述了蓝牙协议栈和不同的层。第1层称为物理层或基带层。请参考蓝牙协议栈对于每一层的功能。
蓝牙数据包格式
蓝牙数据包结构如下所示。它由序言(1字节)、访问地址(4字节)、PDU (max。257字节)和CRC(3字节)。PDU部分携带广告报文或数据包。这两种包类型都有报头部分和有效载荷部分。
头(2字节)和有效负载部分(最大。广告包最大37字节。255字节的数据包)使用蓝牙物理层模块/块单独处理。
BR和EDR的报文结构如图所示。
通过蓝牙物理层进行报头处理
以下部分描述了通过蓝牙物理层处理消息头。
➤(发射器部分:)
•如图所示，生成HEC并添加到包头部分。
•标题位使用美白字打乱。
•FEC编码应用于上述打乱的数据位。
•FEC编码的数据位被调制。
•在射频上转换前应用脉冲整形。
•脉冲形状的数据以2.4 GHz频率上转换并通过空气传输。
➤(接收者部分:)
•反向操作在蓝牙接收器部分执行，即射频下转换，脉冲去整形，解调，FEC解码，去白，头码解码前的HEC检查。
通过蓝牙物理层处理数据负载
以下部分描述通过蓝牙物理层处理数据有效负载。
➤有效载荷处理使用头部处理应用的所有模块。此外，它还采用了E0或AES-CCM加密模块。当应用E0加密时，应该对整个有效负载进行加密。采用AES-CCM加密时，只对载荷体和MIC进行加密;其中有效载荷报头和CRC不应加密。
➤蓝牙物理层处理的发送部分和处理的接收部分不言自明，如图所示。
蓝牙物理层模块或块
下面简要介绍蓝牙物理层模块或模块。有关详细规范，请参阅bluetooth SIG发布的bluetooth规范vol-2, part-B。
错误检查: HEC生成和校验，CRC生成在标准中定义为具有各自的生成器多项式。
数据美白:同步列车报文不进行数据美白。头部和有效载荷都被数据美白字打乱，以便从高度冗余的模式中随机化数据。在应用到FEC编码器模块之前，这有助于最小化蓝牙数据包中的DC偏置。用多项式g(D) = D生成美白字7+ D4+ 1就是八进制的221。
误差修正:蓝牙中使用的三种纠错方案是1/3速率FEC、2/3速率FEC和ARQ方案。使用ARQ方案传输不同类型的数据包，直到目的地返回成功接收的ack(或超过超时时间)。
调制:主要有两种调制方式，即基本速率和增强数据速率。二进制FM调制应用于基本速率，而PSK调制应用于增强数据速率。PSK调制有两种变体，即π/4-DQPSK, 8-DPSK。二进制调频也被称为GFSK(高斯频移键控)。所有三种调制类型的符号速率是相同的，即1 MSym/Sec。可以实现不同的总数据速率，即1 Mbps(基本速率)，2 Mbps(使用π/4-DQPSK的EDR)和3 Mbps(使用8-DPSK的EDR)。接入码和包头的传输使用GFSK。用于同步传输。序列，有效载荷和拖车序列，PSK调制数据速率为2 Mbps或3 Mbps。
脉冲整形:采用平方根凸起余弦脉冲整形产生等效低通含信息信号v(t)。
射频变频:按ISM频段载频(2.4 GHz)上转换为脉冲型数据信号蓝牙频率频道>>根据需求(即广告渠道或数据渠道)。自适应跳频应用于Vol-2，第c部分，第4.1.4节。
参考文献
蓝牙物理层(即蓝牙基带层，layer -1)规范在蓝牙核心文档Vol-2,Part-B,section 7中定义。
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