蓝 芽 技 术 的 初 期 构 思是 为 各 种 设 备 提 供 一 个 无 线 的 连 接 方 式 ，以 便 设 备 之 间 能 以 无 线 方 式 进 行 数 据 同 步 化 、数 据 传 输 。

自 从 摩 托 罗 拉 提 出 服 务 协 议 并 获 蓝 芽 技 术 专 家 小 组 (Bluetooth SIG) 采 纳 后 ，蓝 芽 技 术 的 应 用 范 围 进 一 步 扩 大 ，其 中 包 括 利 用 这 项 技 术 设 立 个 人 区 域 网 络 (PAN)，使 生 活 上 常 用 的 家 电 及 设 备 可 以 联 系 起 来 互 相 配 合 使 用 。" 蓝 芽 技 术 " 很 快 会 被 视 为 家 电 及 设 备 的 标 准 功 能 特 色 。

一、 蓝 芽 的 结 构 及 运 作

蓝 芽 射 频 在 2.4GHz 的 频 带 范 围 内 ，适 合 工 业 、科 研 及 医 疗 等 设 备 采 用 ， 通 信 距 离 可 达 10 米 (0dBm) 至 100 米 (20dBm) 的 范 围 。

蓝 芽 射 频 系 统 采 用 跳 频 技 术 以 降 低 信 号 干 扰 ，亦 采 用 高 斯 频 移 键 控 (GFSK) 调 制 及 时 分 双 工 (TDD) 电 路 以 支 持 全 双 工 传 输 。

蓝 芽 协 议 采 用 电 路 及 信 息 包 两 种 交 换 方 式 ，可 为 同 步 信 息 包 预 留 多 个 插 槽 。蓝 芽 技 术 可 支 持 1 条 异 步 数 据 传 输 通 道 及 3 条 同 步 话 音 传 输 通 道 ，亦 可 支 持 1 条 同 时 作 异 步 数 据 传 输 及 同 步 话 音 传 输 的 通 道 。无 论 是 传 送 还 是 接 收 话 音 ，每 一 同 步 话 音 通 道 每 次 均 可 支 持 速 度 达 64Kbps 的 同 步 话 音 传 输 。异 步 传 输 通 道 可 以 支 持 速 度 高 达 723.2Kbps 的 非 对 称 上 行 传 输 及 57.6Kbps 的 非 对 称 下 行 传 输 (反 之 亦 然 )，亦 可 支 持 速 度 达 433.9Kbps 的 对 称 传 输 。

蓝 芽 系 统 内 含 无 线 电 装 置 、链 路 控 制 装 置 以 及 支 持 链 路 管 理 和 主 终 端 接 口 功 能 的 装 置 (参 看 图 1)。链 路 控 制 器 负 责 执 行 各 种 基 带 协 议 及 其 他 低 层 次 链 路 例 行 程 序 。

图 1 ：蓝 芽 系 统 内 的 不 同 功 能 块

蓝 芽 系 统 可 提 供 点 对 点 或 一 点 对 多 点 的 连 接 。若 进 行 一 点 对 多 点 的 传 输 ，多 个 蓝 芽 装 置 会 共 用 一 条 传 输 通 道 。若 两 个 或 更 多 蓝 芽 装 置 共 用 同 一 通 道 ，它 们 之 间 便 会 形 成 一 个 微 型 网 络 (piconet)。蓝 芽 装 置 是 控 制 微 型 网 络 的 主 控 器 ，而 每 个 微 型 网 络 可 控 制 7 个 从 属 装 置 。微 型 网 络 的 覆 盖 范 围 若 有 重 叠 ，它 们 之 间 便 会 形 成 一 个 散 射 网 络 (scatternet)。每 个 微 型 网 络 只 可 有 一 个 主 控 器 。但 从 属 装 置 则 可 利 用 时 分 多 工 的 设 计 与 不 同 微 型 网 络 进 行 联 系 。此 外 ，某 一 微 型 网 络 的 主 控 器 可 以 是 另 一 微 型 网 络 的 从 属 装 置 ，而 这 些 微 型 网 络 均 有 自 己 的 跳 跃 通 道 。

二、蓝 芽 射 频 系 统 结 构

蓝 芽 射 频 接 口 采 用 USA-ISM 应 用 方 案 ，以 2.4GHz 的 频 率 运 行 。一 般 来 说 ，蓝 芽 标 准 采 用 跳 频 扩 展 频 谱 (FHSS) 技 术 ，适 用 于 2.4GHz 的 频 谱 范 围 ，跳 跃 通 道 高 达 79 条 (视 乎 不 同 国 家 而 定 )，而 且 每 秒 跳 跃 1600 次 。调 制 则 采 用 两 级 GFSK，BT =0.5，原 始 位 率 为 1 Mbps。通 道 带 宽 为 1 兆 赫 (MHz)，设 有 2 MHz 的 保 护 带 。

以 接 收 器 来 说 ，设 有 正 交 解 调 器 的 高 中 频 (IF) 接 收 器 已 广 泛 应 用 于 中 位 率 射 频 系 统 之 中 ，例 如 DECT。但 这 个 设 计 的 集 成 度 并 不 理 想 。若 迅 速 提 高 其 集 成 度 ，高 频 中 频 滤 波 器 可 能 并 不 实 际 。此 外 ，设 有 模 拟 数 字 转 换 器 (ADC) 的 线 性 中 频 接 收 器 可 将 其 集 成 度 提 高 ，但 可 能 会 受 跳 频 特 性 的 影 响 ，因 而 在 这 个 情 况 下 需 要 加 设 极 快 的 自 动 增 益 控 制 (AGC)。

设 有 ADC 的 低 中 频 及 限 值 正 交 解 调 器 可 能 是 一 个 理 想 的 折 衷 方 案 。由 于 采 用 了 镜 频 抑 制 混 频 器 ，可 以 无 需 装 设 镜 频 滤 波 器 ( 蓝 芽 标 准 对 于 镜 频 抑 制 较 为 宽 松 )，因 此 集 成 中 频 滤 波 器 及 无 线 圈 正 交 解 调 器 可 确 保 组 构 的 解 决 方 案 具 有 节 省 电 力 、需 要 较 少 外 置 元 件 甚 至 " 无 需 调 谐 /自 动 调 谐 " 等 优 点 。

对 于 发 送 器 方 面 来 说 ，应 用 于 传 统 闭 环 整 数 N (Integer-N) 锁 相 环 路 的 VCO 通 常 均 可 直 接 加 以 调 制 ，但 调 制 信 号 的 位 率 、环 路 带 宽 、以 及 参 考 支 线 压 缩 三 者 之 间 较 难 作 出 取 舍 ，以 至 设 计上 会 有 困 难 。DECT 射 频 系 统 以 前 曾 采 用 某 种 技 术 以 打 开 环 路 进 行 调 制 ，但 缺 点 是 无 法 控 制 VCO 的 稳 定 性 及 频 率 偏 差 。当 发 送 器 启 动 时 ，阻 抗 会 随 着 变 动 ， 甚 至 会 加 剧 频 率 偏 差 ，令 整 个 射 频 出 现 很 多 问 题 。较 理 想 的 方 法 是 采 用 分 数 N (Fractional-N) 技 术 ，确 保 参 考 频 率 不 会 为 迁 就 其 他 元 件 而 出 现 改 变 。设 计 上 应 采 用 较 大 的 环 路 滤 波 器 ，以 便 能 以 更 高 速 度 调 制 信 号 。此 外 ，采 用 双 端 口 调 制 技 术 可 以 令 环 路 的 设 计 更 具 灵 活 性 。

三、蓝 芽 协 议 控 制 器 的 结 构

典 型 的 蓝 芽 协 议 控 制 器 集 成 电 路 内 含 微 控 制 器 (或 数 字 信 号 处 理 器 ) 内 核 及 硬 件 逻 辑 ，以 便 执 行 基 带 、链 路 管 理 程 序 协 议 及 主 控 制 器 接 口 (HCI) 等 3 项 主 要 功 能 (参 看 图 2)。

图 2：典 型 的 蓝 芽 协 议 控 制 器

1 基 带 处 理

蓝 芽 链 路 控 制 器 内 含 执 行 基 带 处 理 的 硬 件 ，可 协 调 各 种 蓝 芽 设 备 同 步 或 按 照 预 定 时 间 执 行 有 关 微 型 网 络 、成 帧 、信 息 包 、流 程 控 制 、误 差 检 测 及 校 正 等 各 种 功 能 ，其 中 包 括 HEC 及 CRC 产 生 / 检 测 、加 密 / 解 密 、1/3 及 2/3 FEC 编 码 / 译 码 、分 组 装 配 / 分 组 分 拆 等 。

2 链 路 管 理 程 序 协 议 (LMP)

链 路 管 理 程 序 负 责 执 行 链 路 设 置 、验 证 、链 路 配 置 等 协 议 。链 路 管 理 程 序 可 侦 测 其 他 远 程 链 路 管 理 程 序 ，并 通 过 链 路 管 理 程 序 协 议 与 有 关 的 链 路 管 理 程 序 建 立 联 系 ，以 便 执 行 服 务 供 应 商 的 功 能 ，以 及 使 用 有 关 链 路 控 制 器 的 服 务 。链 路 管 理 程 序 可 提 供 名 字 请 求 、链 路 地 址 查 询 、连 系 设 定 以 及 验 证 等 服 务 。链 路 管 理 程 序 亦 可 将 设 备 设 定 为 以 下 任 何 一 种 模 式 ：检 测 模 式 (sniff mode)、保 持 模 式 (hold mode)、锁 定 模 式 (park mode)。

3 主 控 制 器 接 口 (HCI)

主 控 制 器 接 口 软 件 提 供 一 个 可 利 用 蓝 芽 硬 件 功 能 的 一 致 接 口 。蓝 芽 设 备 设 有 多 个 物 理 总 线 接 口 ，可 用 以 连 接 蓝 芽 硬 件 。这 些 总 线 可 能 采 用 不 同 结 构 及 参 数 ，而 蓝 芽 主 控 制 器 在 初 期 阶 段 会 支 持 通 用 串 行 总 线 (USB) 、个 人 电 脑 插 卡 、RS-232 及 通 用 异 步 收 发 器 (UART) 等 的 物 理 总 线 结 构 。

四、 摩 托 罗 拉 的 全 方 位 蓝 芽 解 决 方 案

图 3 显 示 一 个 摩 托 罗 拉 的 蓝 芽 解 决 方 案 ，而 这 个 方 案 的 主 控 制 器 接 口 (HCI)、链 路 管 理 程 序 协 议 (LMP)、基 带 及 射 频 协 议 分 别 以 软 硬 件 执 行 。

图 3：独 立 式 蓝 芽 解 决 方 案

这 个 摩 托 罗 拉 蓝 芽 解 决 方 案 可 利 用 UART、RS-232、USB 或 SPI 连 接 主 处 理 器 ，而 主 处 理 器 可 通 过 这 些 接 口 处 理 蓝 芽 协 议 上 堆 栈 如 L2CAP、RFCOMM、SDP 及 主 控 制 器 接 口 等 功 能 ，这 个 蓝 芽 解 决 方 案 则 负 责 执 行 下 堆 栈 (主 控 制 器 接 口 、链 路 管 理 程 序 协 议 、基 带 及 射 频 ) 其 余 的 功 能 。

五、采 用 摩 托 罗 拉 蓝 芽 解 决 方 案 的 蓝 芽 系 统

由 于 系 统 的 集 成 度 获 得 大 幅 提 高 ，摩 托 罗 拉 蓝 芽 解 决 方 案 所 需 的 外 置 式 元 件 数 目 得 以 减 至 最 少 。例 如 ，整 个 系 统 基 本 上 只 需 一 个 串 行 可 电 擦 除 编 程 只 读 存 储 器 (EEPROM)。由 于 蓝 芽 控 制 代 码 已 利 用 掩 码 方 式 设 定 在 片 上 的 存 储 器 内 ，因 此 无 需 加 设 外 置 式 快 闪 存 储 器 。

图 4 显 示 一 个 应 用 摩 托 罗 拉 蓝 芽 解 决 方 案 于 蜂 窝 式 电 话 的 例子 。通 用 异 步 收 发 器 是 连 接 蜂 窝 式 电 话 基 带 处 理 器 与 摩 托 罗 拉 蓝 芽 解 决 方 案 的 接 口 ，而 SSI 则 为 语 音 通 信 提 供 支 持 。未 来 一 代 的 通 信 设 备 可 采 用 通 用 串 行 总 线 主 控 制 器 接 口 (USB HCI) 以 支 持 高 速 数 据 传 输 。

图 4：应 用 于 蜂 窝 式 电 话 的 典 型 蓝 芽 解 决 方 案

个 人 数 字 助 理 (PDA) 是 另 一 经 常 采 用 蓝 芽 技 术 的 应 用 方 案 。图 5 显 示 其 中 一 款 采 用 摩 托 罗 拉 蓝 芽 技 术 的 无 线 个 人 数 字 助 理 。

图 5：应 用 于 个 人 数 字 助 理 的 典 型 蓝 芽 解 决 方 案