有關無線接入研究論文
摘要：就藍芽在無線接入方面的應用做一探討，並簡要介紹CSR(CambridgeSiliconRadio)公司單片藍芽產品BlueCoreTM01。
關鍵詞：藍芽；無線通訊；資料；PSTN
1 引言
藍芽技術是用微波無線通訊技術取代資料電纜來完成點對點或點對多點短距離通訊的一種新型無線通訊技術。利用藍芽，可以將需要資料和語音通訊的各個裝置之間聯成一個Piconet網(即微微網)，或將幾個Piconet網進一步互連，組成一個更大的Scatternet網(即分散式網路)。藍芽的PSTN無線接入點使用現有的網路電話機為載體，做開發性預言。他使得手機使用者透過固定電話網路實現訊號連線，既而讓廣大的手機使用者同時成為固定電話網的使用者。對手機使用者來說，在解決行動電話網訊號問題的同時，又可以降低手機使用者的通訊費用；對於固定電話運營商來說，則意味著巨大的話費收益。本方案的創新點有幾點：
(1)取代大量的短程連線所用的電纜，尤其是電纜無法到達的地方，藍芽具有更大的優勢。
(2)使得計算機可以透過藍芽的PSTN無線接入點無線上網，同時實現了網路資源的共享。
(3)實現了藍芽規範的內部電話系統(IntercomProfile)應用協議棧，使得藍芽PSTN無線接入點能夠與網路中的各個藍芽手機進行內部電話通訊。
(4)由於方案設計是按照藍芽技術標準設計，所以相容符合藍芽標準的藍芽手機，介面卡等相關藍芽產品。
2 BC01晶片和開發工具Bluelab介紹
BC01(BlueCore01)是CSR(CambridgeSiliconRadio)公司設計的`一款單片藍芽產品，他集無線裝置、微處理器及基帶電路於一體，採用標準的0．35μm的CMOS工藝。透過外接的存有藍芽協議的FlashROM，可提供完全相容的資料和語音通訊。經過最佳化設計，所需的外部RF元件很少，允許主機板的快速設計。因此能以最低的成本，實現最短的產品面市時間。
其主要特點如下：
(1)符合BluetoothV1．1規範。
(2)帶有USB和UART主介面。
(3)可程式設計的PCM介面，支援13b8kss－1的雙向序列的同步語音傳輸。
(4)內含的數字轉換器，可進行線性PCM(脈衝編碼調製)、A律PCM、μ律PCM和CVSD(連續變化斜率增量調製)間的相互轉換，編解符合高至HCI層的藍芽控制協議。
(5)採用單電源3．15V供電，支援PART，SNIFF，HOLD多種節電模式。
(6)支援所有的包型別和多達7個從裝置的Piconet。
(7)晶片內含鏈路控制、鏈路管理、HCI以及可選的L2CAP，RFCOMM，SDP多層軟體協議棧，可直接使用。
(8)提供VM(VirtualMachine)機制。內嵌16b的RISC微處理器，執行協議棧的同時還可以執行下載到FlashROM中的使用者程式，實現真正意義的單晶片。
Bluelab是專門針對Bluecore的模擬開發系統，他在PC上模擬Bluecore01的環境，從而方便開發基於Bluecore01上執行的應用程式。他包括了compiler，emulator/debugger，documentation以及一些原始碼例子。Bluelab還提供了藍芽協議棧Bluestack，支援SDP，L2CAP和RFCOMM等高層協議。使用者可以透過UART/USB介面來呼叫Bluestack，也可以透過VM來訪問Bluestack。
3 系統方案設計
整個系統分為前端資料處理和PC端資料管理2大部分。前端資料處理框圖如圖2所示。
藍芽ISDN接入點的空中無線介面為藍芽，有線介面有：RJ11，ISDN的S/T介面、USB資料介面。S口收發器能夠提供CCITT關於ISDNS/T參考點的I．430建議要求的功能，支援192kb/s的4線平衡傳輸方式的全雙工資料收發。由於BC01內部資源及引腳有限，微控制器80C196主要完成控制和協調各模組的工作，處理D通道信令和收發、B通道資料收發、外部中斷申請，並且透過各種介面與藍芽模組進行通訊。SLIC模組主要提供語音訊號的數模、模數轉換、A律/μ律壓縮PCM編解碼等功能，並具備產生和控制各種訊號音的功能。藍芽模組主要實現藍芽功能，並且提供了符合藍芽規範的空中介面。他集成了各種需要的藍芽協議(包括CTP應用協議棧、內部電話應用協議棧)以及管理程式。
為了形成藍芽Piconet網路化管理，將PC端的資料管理作為Piconet主裝置，而前端的資料處理作為從裝置。整體的系統結構如圖3所示。
連線PC的BC01作為MASTER，他會自動搜尋查詢範圍內的藍芽裝置，將其作為SLAVE加入Piconet網，因為每塊SLAVE都有惟一的BD＿ADDR(BluetoothDeviceAddress)，因此MASTER可以區別每一個SLAVE並對其進行控制。
4 軟體結構
軟體設計是基於L2CAP層進行開發，SLAVE的功能是接受MASTER的查詢、連線請求，或查詢到已存在的Piconet後，將自己加入Piconet。SLAVE的功能簡單，全部程式程式碼可以放在微控制器80C196的FlashROM中執行。MASTER由於要負責管理整個Piconet，對各個SLAVE進行控制和管理，BC01提供的資源已不能滿足。因此將L2CAP協議層以上的軟體放在PC上執行，與PC採用HCI層介面。軟體結構如圖4所示。
5 結語
在無線接入現場應用中，中心控制節點與各個無線接入的距離在100m以內。目前大功率的藍芽晶片已經可以達到100m的覆蓋範圍，完全滿足實際應用。此套方案的實驗室聯機除錯已經完成，達到初步設計要求。下一步是將此套方案應用到實際的無線接入現場，進行現場除錯，對系統進一步完善。
參考文獻
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