基于AFH技术的蓝牙与无线局域网共存性的研究与仿真

摘要

蓝牙是一种近距离无线通信技术规范，用来描述和规定各种信息电子产品相互之间是如何用短距离无线电系统进行连接的。由于它工作在无需授权的ISM频段，因此干扰问题就显得十分严重。尽管蓝牙采用跳频方案来避免干扰，但是当所选择的跳频点上干扰较强时，蓝牙系统的误码率会受到很大的影响。本课题的研究内容就是利用自适应跳频技术代替蓝牙原有跳频方案，提高其抗干扰性。 本文首先分析了蓝牙的协议规范，重点分析了蓝牙的基带协议部分，尤其是蓝牙跳频核的部分，这为后面进行跳频核的改善奠定了基础。然后分析了蓝牙和IEEE802.11b之间相互干扰的情况，通过分析目前解决干扰的几种方法，选择了自适应跳频(AFH)的方法。自适应跳频通信中，其关键技术有实时信道评估技术，频率自适应控制技术。本文在对自适应跳频技术的工作原理以及应用到蓝牙时的关键技术等问题进行了理论分析与研究的基础上，针对自适应跳频技术的两个关键部分在改善蓝牙跳频机制中做了仔细研究。 信道实时评估(RealtimechannelEvalution简记为RECT)技术是跳频频率集自适应更新的前提和基础。与噪声相比，干扰电平的大小往往成为决定信杂比的主要因素。对信道是否有干扰存在的检测方法可分为被动和主动方案两种。被动方案是指蓝牙监听每个信道来决定其是否受到干扰。最常用的方法是每隔一定时间测量RSSI值。这种方法可检测到很小的干扰而且也可减少蓝牙系统的吞吐量。但它会增加蓝牙的功率消耗。主动方案可以通过传输来确定信道是否受到干扰。这可用分组误码率(PER)、分组丢失率(PLR)来评估。但是这种方法一是会引起干扰，二是PER、PLR没有RSSI敏感，三是如果没有数据在传输，这种方法就没有用。因此在我们的方案中，采用测量RSSI值对信道进行检测。 频率自适应控制技术是自适应跳频通信中的另一个关键的技术，传统的自适跳频是通过在蓝牙原有的跳频产生内核基础上增加一个再映射功能模块来实现的，再映射功能块产生一个自适应跳频序列，根据自适应跳频关键技术中的信道质量评估技术和频率自适应控制技术，以及信道最优化分配原则，判断下一跳频应属于哪种类型的信道集，进而选出干扰较小的信道。本文提出了一种直接求模的方法，将每一个跳频序列直接映射到较好的信道上，而不用对每一个跳频频率逐一进行比较。 最后，通过SYSTEMVIEW软件对改进前后的蓝牙跳频系统进行仿真，清楚地分析了原有蓝牙跳频系统的时频域特性以及采用自适应跳频前后的蓝牙与无线局域网共存时的通信状况，仿真结果表明，采用自适应跳频技术可以很好地解决蓝牙与无线局域网的共存问题，对改善蓝牙在无线局域网共存时的通信质量的具有一定的指导意义。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1课题的背景

1.2课题的提出

1.3通信仿真软件systemview的介绍

1.4论文的组织

第二章蓝牙协议概述

2.1蓝牙技术规范

2.1.1核心协议

2.1.2技术特点

2.1.3其它相关规范

2.2蓝牙跳频选择

2.2.1通用选择方案

2.2.2跳频选择内核

2.3蓝牙技术中的干扰问题

2.3.1 IEEE802.11b和蓝牙的互干扰

2.3.2现有解决方案

2.4本章小结

第三章自适应跳频(AFH)技术

3.1扩频通信的基本知识

3.1.1扩频通信抗干扰原理

3.1.2扩频通信理论基础

3.1.3跳频系统工作原理

3.2 AFH技术的基本知识

3.2.1 AFH技术的基本原理

3.2.2 AFH技术的关键技术

3.2.3 AFH技术应用于蓝牙时的关键组成部分

3.3 AFH技术应用示例

3.4本章小结

第四章改进自适应跳频的实现

4.1信道检测

4.1.1 RSSI信道检测原理

4.1.2 RSSI信道检测实现

4.2频率自适应控制

4.2.1改进的频率自适应控制原理

4.2.2改进的频率自适应控制实现

4.3本章小结

第五章改进前后的蓝牙跳频模块的仿真

5.1蓝牙射频系统仿真理论基础

5.1.1跳频扩频

5.1.2采样与保持

5.1.3 GFSK调制

5.1.4锁相环(PLL)

5.2改进前的蓝牙系统的systemview仿真

5.2.1蓝牙射频仿真建模

5.2.2蓝牙跳频系统仿真

5.3改进后的蓝牙系统的systemview仿真

5.4本章小结

第六章结论

参考文献

致谢