基于蓝牙内核的跳频系统
摘要
蓝牙技术是一种无线数据与语音通信的开放性全球规范，它以低成本近距离无线连接为基础，为固定与移动设备通信环境建立一个特别连接。其工作频段为全球通用的2.4GHz ISM频段，扩频方式采用了1600跳／秒的跳频方式。该跳频机制基于设备地址和时钟序列，输出的频点序列均匀性、周期性和伪随机性都很好。不需要线性反馈系统，算法的软件实现和硬件实现都比较方便。
在本论文中着重阐述了蓝牙跳频机制的内核、系统软件实现和硬件实现。在Matlab环境下对跳频机制进行了仿真，输出了跳频图案并对输出的跳频序列进行了周期性、均匀性和伪随机性的分析。随后设计实现了以单片机和数字频率合成器(DDS)为基础的跳频系统方案，并设计调试了系统的PCB电路，对性能指标加以评估。随后在原设计方案上提出了以FPGA为基础实现跳频内核的改进方案，并在MAX+plusⅡ环境下用VHDL语言实现该算法并编译通过，输出了波形图。论文的最后浅谈了自适应算法在蓝牙跳频系统中的应用。
蓝牙的跳频算法有着很好的应用前景，对我们设计实现跳频系统提出了一种可供选择的方案。
Bluetooth technology is an open specification for low-cost short-range wireless communication and networking between PCs, mobile phones and other handheld devices. The Bluetooth radio system uses the unlicensed ISM band and applies Frequency-Hop Spread Spectrum techniques. Bluetooth applies a special hop selection mechanism and the sequence is selected by the unit identity and unit clock. So this system can be realized by combinatorial logic circuitry. Conventional pseudo-random generators like those based on Linear Feedback Shift Registers cannot be used. The sequence has a good performance in randomness and homogeneity.
In this paper, my emphasis is the performance of the hop sequence and the realization of the hop system. The randomness, periods and homogeneity of the hop sequence have been analyzed. Simulations have been carried out in MATLAB. Next, I design the hardware system using SCM (Single Chip Micyoco) and DDS. The debugging and parameter evaluating have been carried out at one time. Thirdly, I do some modification of the hop system, using VHDL realize the hop selection mechanism. The SCM is also replaced by the FPGA. In this way, the speed of the hardware system is improved greatly. The simulation has been carried out in MAX+plus II. At last, the paper presents a scheme applying the technique of Adaptive Frequency Hopping (AFH) to Bluetooth system.
在本论文中着重阐述了蓝牙跳频机制的内核、系统软件实现和硬件实现。在Matlab环境下对跳频机制进行了仿真，输出了跳频图案并对输出的跳频序列进行了周期性、均匀性和伪随机性的分析。随后设计实现了以单片机和数字频率合成器(DDS)为基础的跳频系统方案，并设计调试了系统的PCB电路，对性能指标加以评估。随后在原设计方案上提出了以FPGA为基础实现跳频内核的改进方案，并在MAX+plusⅡ环境下用VHDL语言实现该算法并编译通过，输出了波形图。论文的最后浅谈了自适应算法在蓝牙跳频系统中的应用。
蓝牙的跳频算法有着很好的应用前景，对我们设计实现跳频系统提出了一种可供选择的方案。
Bluetooth technology is an open specification for low-cost short-range wireless communication and networking between PCs, mobile phones and other handheld devices. The Bluetooth radio system uses the unlicensed ISM band and applies Frequency-Hop Spread Spectrum techniques. Bluetooth applies a special hop selection mechanism and the sequence is selected by the unit identity and unit clock. So this system can be realized by combinatorial logic circuitry. Conventional pseudo-random generators like those based on Linear Feedback Shift Registers cannot be used. The sequence has a good performance in randomness and homogeneity.
In this paper, my emphasis is the performance of the hop sequence and the realization of the hop system. The randomness, periods and homogeneity of the hop sequence have been analyzed. Simulations have been carried out in MATLAB. Next, I design the hardware system using SCM (Single Chip Micyoco) and DDS. The debugging and parameter evaluating have been carried out at one time. Thirdly, I do some modification of the hop system, using VHDL realize the hop selection mechanism. The SCM is also replaced by the FPGA. In this way, the speed of the hardware system is improved greatly. The simulation has been carried out in MAX+plus II. At last, the paper presents a scheme applying the technique of Adaptive Frequency Hopping (AFH) to Bluetooth system.
引文
[1] Specification of the Bluetooth system. Version 1.1. http://www.bluetooth.com
[2] Jaap C.Haartsen, Stefan Zurbes. Frequency Hop Selection in the Bluetooth Radio System, IEEE 7th Int.symp.on Spread-Spectrum Tech & Appl. Sept 2-5, 2002:83—87
[3] A.Lempel,H.Greenberger. Families of sequences with optimal Hamming correlation properties[J]. IEEE Transactions on Information Theory, 1974, 20(1):90—94
[4] Michael Fainberg, David Goodman. Analysis of the Interference Between IEEE802.11b and Bluetooth Systems. IEEE, 2001:967—971
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