Information

Bluetooth-Funkschnittstelle, Modulation und Verstärkerkanäle

Bluetooth-Funkschnittstelle, Modulation und Verstärkerkanäle


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Die Bluetooth-Funkschnittstelle bietet eine einfache, aber sehr effektive Form der drahtlosen Verbindung.

Die drahtlose Bluetooth-Schnittstelle wurde entwickelt, um selbst bei Störungen durch andere Geräte mit denselben Frequenzen eine zuverlässige Leistung zu bieten.

Wie bei anderen Technologien, einschließlich Wi-Fi und vielen anderen Geräten mit denselben Frequenzen, ist ein zuverlässiger Betrieb erforderlich, und die Bluetooth-Funkschnittstelle wurde dafür entwickelt.

Grundlagen der Bluetooth-Funkschnittstelle

Die Bluetooth-Funkschnittstelle verwendet eine Reihe von Techniken und Signalformaten, um einen zuverlässigen Betrieb zu ermöglichen. Es verwendet Frequenzen im 2,4-GHz-ISM-Band und eine Technik namens Frequenzsprung, bei der sich das Signal in regelmäßigen Abständen von einer Frequenz zur nächsten bewegt.

Mit vielen anderen Benutzern im ISM-Band, von Mikrowellenherden bis zu Wi-Fi, ermöglicht der Hopping-Carrier, dass Störungen durch Bluetooth-Geräte vermieden werden. Eine Bluetooth-Übertragung bleibt nur für kurze Zeit auf einer bestimmten Frequenz, und wenn eine Störung vorliegt, werden die Daten später erneut gesendet, wenn das Signal auf einen anderen Kanal geändert wurde, der wahrscheinlich frei von anderen Störsignalen ist.

Der Standard verwendet eine Sprungrate von 1600 Sprüngen pro Sekunde, und das System springt über alle verfügbaren Frequenzen unter Verwendung einer vorbestimmten Pseudozufalls-Sprungsequenz basierend auf der Bluetooth-Adresse des Hauptknotens im Netzwerk.

Während der Entwicklung des Bluetooth-Standards wurde beschlossen, das Frequenzsprung-System anstelle eines direkten Sequenzspreizspektrum-Ansatzes zu verwenden, da es über einen größeren Dynamikbereich betrieben werden kann. Wenn Direktsequenz-Spreizspektrumtechniken verwendet würden, würden andere Sender, die näher am Empfänger liegen, die erforderliche Übertragung blockieren, wenn sie weiter entfernt und schwächer ist

Die Bluetooth-Funkschnittstelle verwendet auch eine Modulationstechnik namens Gaußsche Frequenzumtastung (GFSK). Diese Form der Modulation ist spektral effizient und ermöglicht auch die Verwendung effizienter Funkleistungsverstärker, wodurch die Batterielebensdauer verkürzt wird.

Bluetooth-Modulation

Das ursprünglich für Bluetooth in Version 1 gewählte Format war Gaußsche Frequenzumtastung (GFSK). Mit der Anforderung höherer Datenraten wurden jedoch zwei Formen der Phasenumtastung für Bluetooth 2 eingeführt, um die EDR-Fähigkeit für verbesserte Datenrate bereitzustellen.

Gaußsche Frequenzumtastung: Wenn GFSK für die gewählte Form der Bluetooth-Modulation verwendet wird, wird die Frequenz des Trägers verschoben, um die Modulation zu tragen. Eine binäre Eins wird durch eine positive Frequenzabweichung dargestellt und eine binäre Null wird durch eine negative Frequenzabweichung dargestellt. Das modulierte Signal wird dann unter Verwendung eines Filters mit einer Gaußschen Antwortkurve gefiltert, um sicherzustellen, dass sich die Seitenbänder nicht zu weit auf beiden Seiten des Hauptträgers erstrecken. Auf diese Weise erreicht die Bluetooth-Modulation eine Bandbreite von 1 MHz mit strengen Filteranforderungen, um Interferenzen auf anderen Kanälen zu vermeiden. Für einen korrekten Betrieb ist der BT-Pegel auf 0,5 eingestellt und der Modulationsindex muss zwischen 0,28 und 0,35 liegen.

Phasenumtastung: Die Phasenumtastung ist die Form der Bluetooth-Modulation, mit der die mit Bluetooth 2 EDR (Enhanced Data Rate) erreichbaren höheren Datenraten ermöglicht werden. Es werden zwei Formen von PSK verwendet:

  • π / 4 DQPSK: Dies ist eine Form der Phasenumtastung, die als π / 4-Differenzphasenumtastung bekannt ist. Damit kann die Rohdatenrate von 2 Mbit / s erreicht werden.
  • 8DPSK: Diese Form der Bluetooth-Modulation ist eine Achtpunkt- oder 8-Phasen-Phasenumtastung. Es wird verwendet, wenn die Verbindungsbedingungen gut sind, und ermöglicht das Erreichen von Rohdatenraten von bis zu 3 Mbit / s.

Die erweiterte Datenratenfunktion für die Bluetooth-Modulation wird als zusätzliche Funktion implementiert, damit das System abwärtskompatibel bleibt.

Die Bluetooth-Modulationsschemata und das allgemeine Format eignen sich nicht für höhere Datenraten. Bei Bluetooth 3 werden die höheren Datenraten nicht durch Ändern des Formats der Bluetooth-Modulation erreicht, sondern durch Zusammenarbeit mit einer physischen IEEE 802.11g-Schicht. Auf diese Weise können Datenraten von bis zu 25 Mbit / s erreicht werden.

Bluetooth-Leistungsstufen

Die Sendeleistungen für Bluetooth sind recht gering, obwohl es drei verschiedene Ausgabeklassen gibt, die von der voraussichtlichen Verwendung und der erforderlichen Reichweite abhängen.

Die Leistungsklasse 1 ist für Fernkommunikation bis zu etwa 100 m Geräte ausgelegt und hat eine maximale Ausgangsleistung von 20 dBm.

Als nächstes folgt die Leistungsklasse 2, die für Geräte mit normaler Reichweite mit einer Reichweite von bis zu etwa 10 m und einer maximalen Ausgangsleistung von 6 dBm verwendet wird.

Schließlich gibt es die Leistungsklasse 3 für Geräte mit kurzer Reichweite. Bluetooth Klasse 3 unterstützt die Kommunikation nur bis zu einer Entfernung von ca. 10 cm und hat eine maximale Ausgangsleistung von 0 dBm.

Die Leistungssteuerung ist für Bluetooth Class 1 obligatorisch, für die anderen jedoch optional, obwohl die Verwendung empfohlen wird, um Batteriestrom zu sparen. Der geeignete Leistungspegel kann gemäß dem RSSI-Wert (Received Strength Signal Indictor) ausgewählt werden.


Zusammenfassung der Bluetooth-Leistungsklassen
KlasseMaximale Leistung
dBm
Leistungssteuerungsfunktion
120Verpflichtend
24Optional
30Optional

Bluetooth Power Level Choice und RSSI

Um Batteriestrom zu sparen, sollte der niedrigste Sendeleistungspegel gewählt werden, der mit einer zuverlässigen Verbindung übereinstimmt. Unter der Annahme, dass eine Leistungspegelsteuerung verfügbar ist, wird der Leistungspegel gemäß einem RSSI-Messwert ausgewählt. Wenn die RSSI-Anzeige unter einen bestimmten Wert fällt, kann der Bluetooth-Leistungspegel erhöht werden, um den RSSI-Wert auf einen akzeptierten Wert zu bringen.

Der Wert einer RSSI-Zahl ist beliebig, da er lediglich verwendet wird, um anzuzeigen, wann der Signalpegel und damit der übertragene Leistungspegel erhöht oder verringert werden muss.

Die Bluetooth-Spezifikation definiert eine maximale Bitfehlerrate von 0,1% und dies entspricht einer Mindestanforderung für die Empfangsempfindlichkeit von -70 dBm. Diese Werte für die Empfindlichkeit führen dann zu den Entfernungen, die für die verschiedenen Leistungsstufen erreichbar sind, obwohl die heutigen Empfänger im Allgemeinen empfindlicher sind als diejenigen, die verwendet wurden, um die Spezifikation bei ihrem Start zu bestimmen.

Die Bluetooth-Funkschnittstelle wurde entwickelt, um eine ausfallsichere Schnittstelle bereitzustellen, die neben anderen Anwendungen innerhalb des 2,4-GHz-ISM oder des lizenzfreien Bandes spektral effizient arbeiten kann. Die Funkschnittstelle wurde auch so konzipiert, dass die Schaltungen, die die Signale übertragen, effizient arbeiten können, wodurch eine lange Batterielebensdauer ermöglicht wird.

Themen zu drahtloser und drahtgebundener Konnektivität:
Grundlagen der Mobilkommunikation2G GSM3G UMTS4G LTE5GWiFiIEEE 802.15.4DECT SchnurlostelefoneNFC- NahfeldkommunikationNetzwerkgrundlagenWas sind die CloudEthernetSerial-DatenUSBSigFoxLoRaVoIPSDNNFVSD-WAN
Kehren Sie zu Wireless & Wired Connectivity zurück


Schau das Video: Jak namontovat reproduktory do auta? - (Kann 2022).