Материал: конспект-лекций

251

Частота

fc + f

fc - f

Помилка переходу через 0

Ідеальний перехід через 0

Рисунок 2.3 – Око-діаграма GFSK-модуляції

Аналітично модульований сигнал можна представити виразом:

Двійкова одиниця в GFSK-сигналі представлена відхиленням частоти (fc+ f), а двійковий нуль - відхиленням частоти (fc- f).

Помилка переходу через 0 - різниця в часі між ідеальним періодом символу й фактичним часом переходу через 0. Це значення повинне бути менше ніж ±1/8 тривалості символу.

Режими роботи. Передача пакетів Bluetooth ведеться в часових інтервалах певної трива-

лості TS (часових слотах), протягом яких частота робочого каналу не змінюється. Тривалість одно-

го слота

TS = 1/1600 = 625 мкс.

Передавання сигналу в обидва напрямки забезпечує дуплексна передача з часовим поділом

(Time Division Duplexing - TDD). Кожен пакет передається у своєму слоті (рис.2.4).

252

Провідний

пристрій

(Master)

Ведений пристрій

(Slave)

625 мкс

Рисунок 2.4 – Часова діаграма дуплексного режиму роботи

Залежно від типу, пакет може займати до 5 слотів, у такому випадку частотний канал не змінюється до закінчення передачі пакета. Сам процес передачі займає інтервал TP = 366 мкс (для пакета, що займає 1 слот), різниця в 625 – 366 = 259 мкс буде використана для перебудови облад-

нання на інший частотний канал. Часові характеристики пакетів різної довжини представлені на рис.2.5.

625 мкс

259

мкс

DH1

DH3

f(k)

DH5

366 мкс

1616 мкс

2866 мкс

3125 мкс

Рисунок 2.5 – Часові характеристики пакетів різної довжини

Для підтримки мультимедіийних аплікацій, у яких сполучаються мова й дані, було визна-

чено два типи інтерфейсів каналу:

Синхронний із встановленням з'єднання (SCO);

Асинхронний без встановлення з'єднання (ACL).

253

Синхронне з'єднання (SCO) застосовується для передачі інформації, чутливої до затримок -

наприклад, мови. З'єднання цього типу організується шляхом резервування пар наступних один за одним слотів (прямій і зворотний слоти) з фіксованим інтервалом (так називані SCO-інтервали).

Провідний пристрій передає пакети в непарних слотах, а ведений - у парних. Провідний пристрій підтримує до трьох синхронних з'єднань, ведений - до трьох синхронних з'єднань із одним провід-

ним пристроєм або до двох - з різними провідними пристроями. При пошкодженні або втраті па-

кета, повторної передачі при синхронному з'єднанні не відбувається.

При асинхронному з'єднанні (ACL) будуть використані часові сегменти, що не зарезервова-

ні для синхронного з'єднання. Асинхронне з'єднання можливе між провідним і всіма активними веденими пристроями в пікомережі. ACL-з'єднання звичайно використовується в режимі «точка-

багато точок» для передачі даних, не чутливих до затримок. Провідний й ведений пристрої можуть підтримувати тільки одне асинхронне з'єднання. Оскільки в пікомережи може бути кілька ведених пристроїв, певний ведений пристрій відправляє пакет провідному, тільки якщо в попередньому часовому інтервалі на його адресу прийшов пакет від провідного пристрою. Такий режим назива-

ють режимом опитування. Якщо в адресному полі ACL-пакета адреса не зазначена (має значення

000), пакет уважається “широкомовним” - його можуть приймати всі пристрої. Асинхронне з'єд-

нання дозволяє повторно передавати пакети, прийняті з помилками.

Параметри передавача й приймача, енергетичні показники. По класифікації ITU-R, клас випромінювання, до якого належить обладнання Bluetooth - 1М00F7D [2]. Для рішення різних проблем, пов'язаних з дальністю дії, енергоспоживанням і можливим впливом перешкод модулі

Bluetooth по випромінюваній потужності розділені на 3 класи:

1 клас - 100 мВт (20 дБ)

2 клас - 2,5 мВт (4 дБ)

3 клас - 1 мВт (0 дБ).

До першого класу належать пристрої, які можуть бути використані для зв’язку на відстані до 100 метрів або в умовах значних завад. До 2-го й 3-го класу належить більшість побутових споживчих Bluetooth-пристроїв. Спектральна характеристика сигналу Bluetooth-пристрою пред-

ставлена на рис. 2.6.

254

S(ω)

Рисунок 2.6 – Спектр сигналу Bluetooth

З рисунка видно, що на рівні -3 дБ стосовно максимального S(ω) ширина спектра становить

∆F-3 = 1 МГц.

Для забезпечення BER-ймовірності бітової похибки не гірше 10-3 чутливість приймача

Bluetooth повинна бути не менше -70 дБ. Вимоги до співвідношення сигнал/завада зведені в табл.

2.2.

Таблиця 2.2 - Вимоги до співвідношення сигнал/перешкода

2.1.2 Основи роботи на канальному рівні

Пакетна передача й формат кадрів системи. Для кожного виду фізичного каналу був ви-

значений набір пакетів.

255

Для каналу SCO було визначено три типи однослотових мовних пакетів, кожний з яких за-

безпечує передачу мови зі швидкістю 64 кбіт/с. Мова передається без завадостійкого кодування,

однак, якщо інтервал SCO скорочується, може бути застосований надлишковий завадостійкий код

FEC 1/3 або FEC 2/3.

Для каналів ACL визначені пакети даних, що займають 1, 3 або 5 слотів. Дані можуть пере-

даватися як без завадостійкого кодування, так і з кодуванням FEC 2/3. Максимальна швидкість пе-

редачі даних - 721 кбіт/с в одному напрямку й 57,6 кбіт/с у зворотному - досягається при викорис-

танні 5-слотових пакетів без завадостійкого кодування. У таблиці 2.3 наведені граничні швидкості передачі даних при використанні ACL-зв'язків. DMx означає x-слотовий пакет даних з кодуван-

ням; DHx означає пакети даних без кодування.

Таблиця 2.3 - Гранична швидкість передачі даних при використанні одного ACL-з'єднання

Адресація пристроїв Bluetooth. Кожен Bluetooth пристрій має унікальну адресу довжиною

48 біт. Технологія Bluetooth входить у групу стандартів 802.хх, тому ця адреса повністю відповідає МАС-адресі сімейства стандартів IEEE 802.xx.

Адреса складається з 3-х частин (рис.2.7):

LAP (lower address part consisting) - молодша частина, довжина 24 біта;

UAP (upper address part) - старша частина, довжина 8 біт;

NAP (non-significant address part) несуттєва частина, довжина 16 біт.

LAP й UAP становлять істотну частину адреси й дозволяють адресувати 232 пристроїв

Bluetooth.