藍牙（Bluetooth）技術屬于一種低功率、短距離的無線通信技術，主要應用于無線個域網絡（WPAN）中。它的最突出的實用案例就是利于藍牙技術可在終端（手機、本式電腦等）或設備（聲音設備、醫療設備等）之間近距離的提供數據的傳輸，而省去了之間線纜的連接。

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藍牙無線通信技術的空中接口規范，即物理層規范，最早是由SIG與IEEE 802.15工作組聯合開發的，在2002年曾發布了IEEE 802.15.1-2002《系統之間電信和信息交換的IEEE標準-LAN/MAN-特定要求-第15部分：無線個人區域網（WPAN）的無線媒體訪問控制（MAC）和物理層（PHY）規范》標準，也即SIG規范的V1.1版本。后來在2003年SIG對V1.1版本規范進行了改進，發布了V1.2版本；在2005年IEEE也又發布了修訂版IEEE 802.15.1-2005。以此正式形成了藍牙技術的空中接口（MAC和PHY層）規范，其規定的空中接口的基本技術特性一直被藍牙技術沿用著。

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一、頻率特性

藍牙（Bluetooth）技術的頻率特性同樣是其物理層的重要特性，下表1-0中匯總了藍牙無線通信技術的相關頻率特性。藍牙技術采用二進制調頻，可使收發信機最小化并減少其復雜性。符號速率為1 Msymbol/s。對于全雙工傳輸，采用TDD方案。

表1-0：藍牙技術的相關頻率特性

1、工作頻率

藍牙（Bluetooth）技術工作在不需申請許可證的工業、科技和醫學（ISM）的2.4GHz頻段，該頻段的頻率范圍為2400~2483.5 MHz。2.4 GHz ISM頻段在大多數國家都可用，并不需申請許可證，且符合ITU-R的相關特性要求。

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2、頻道安排

我們知道，2.4 GHz ISM頻段被多個無線系統所使用，突出的是無線局域網（WLAN）也采用該頻段，它們之間存在著共存性的問題。因此，Bluetooth技術采用自適應跳頻（AFH，Adaptive Frequency Hopping）技術設計，用于降低共享2.4 GHz頻譜的無線技術之間的干擾。AFH可以利用可用頻率在該頻譜內運行；這可以通過檢測此頻譜內的其它設備并避免使用它們使用的頻率來實現。自適應跳頻可以實現在頻譜內更加有效地傳輸，即使 Bluetooth 技術與其它技術配合使用，仍會為用戶提供更高的性能表現。

射頻信道以1 MHz為間隔在79個頻率間跳躍，從而保證了高度的抗干擾性。為了遵守每個國家的帶外規定，在下帶和上帶的邊緣使用一個保護帶。因為射頻信道是1 MHz寬，以表1-0中定義的射頻信道為中心，所以藍牙技術的工作范圍是2401.5 MHz到2480.5 MHz。

二、調制特性

藍牙（Bluetooth）技術采用的調制方式是高斯頻移鍵控（GFSK，Gaussian frequency shift keying）。二進制1用正頻率偏差表示，二進制零用負頻率偏差表示。其藍牙技術的物理層的相關調制特性詳見下表2。

表2：藍牙技術的相關調制特性

三、發射特性

1、發射功率的等級類別

藍牙（Bluetooth）技術的物理層將發射功率分為三個等級類別，具體詳見下表3-1中。功率類別1的裝置應實施功率控制，功率控制用于限制傳輸功率超過+ 4dbm。在連接中，如果接收裝置不支持發送功率控制消息所需的消息傳遞，則輸出功率不得超過用于發送數據包的功率等級類別2的最大輸出功率，在這種情況下，發射裝置應遵守第2類或第3類裝置的規則。

表3-1：藍牙技術的發射功率等級類別

2、相關發射機特性

在ISM頻帶內，發射機應通過一個頻譜掩碼，如表3-2中所示。表3-2中也給出了數據包中最大允許的頻率漂移。

表3-2：藍牙技術的相關發射特性

四、接收特性

藍牙（Bluetooth）技術的物理層的接收機特性匯總于下表4中。包括：接收機靈敏度水平、接收機最大可用電平、抗干擾性能、帶外截止特性、交調特性、雜散輻射要求等等。

表4：藍牙技術的相關接收機特性

五、實際使用

這里將結合SIG根據藍牙技術的解決方案，來了解藍牙技術物理層無線特性的使用。目前，SIG推出了低功耗藍牙和經典藍牙兩種藍牙技術解決方案。這兩種解決方案的空中接口的無線特性匯總于下表5中，兩者的物理層特性稍有不同。

表5：低功耗藍牙和經典藍牙的物理層無線特性

低功耗藍牙（Bluetooth Low Energy）技術旨在用于低功耗操作，為了在2.4 GHz頻帶上實現可靠的操作，它利用了健壯的跳頻擴頻方法，可在40個信道上傳輸數據。BLE技術為開發人員提供了極大的靈活性，包括支持物理層（PHY）數據速率從125 Kb/s到2 Mb/s的多種PHY選項，從1mW到100mW的多種發射功率級別以及政府級別的多種安全選項。可實現點對點（包括微微網）、廣播、Mesh等網絡拓撲。

經典藍牙技術也被稱為藍牙基本速率/增強數據速率（BR/EDR，Basic Rate/Enhanced Data Rate），是專為低功率（low power）操作設計的，也利用了一個健壯的自適應跳頻方法，通過79個信道傳輸數據。BR/EDR藍牙技術包括多個PHY選項，支持從1 Mb/s到3 Mb/s的數據速率，支持從1mW到100mW的多個功率級別，多個安全選項，以及點對點網絡拓撲。

另外，為了支持藍牙技術的發展，我國無線電管理部門也專門發文，對工作于2.4GHz頻段藍牙設備的發射特性技術要求進行了相關規定。因此，對于WLAN設備在滿足IEEE 802.15.1標準無線性能要求的同時，也應符合我國關于藍牙設備的無線電管理的規定。

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