藍牙數據傳輸性能增強技術研究.pdf

1、作為商用的一種短距離無線通信技術，藍牙具有無可比擬的優(yōu)越性，可以被應用于如個人區(qū)域網等各種場合中，但是這并不表明藍牙技術已經盡善盡美，藍牙仍然有很多地方值得分析和改進。論文中針對藍牙在數據傳輸性能方面存在各種實際問題和前人的研究背景出發(fā)，具體分析存在問題的原因，然后進行針對性的增強或改進，達到增強藍牙數據傳輸性能的目的。論文中主要從藍牙的數據安全性、跳頻安全性、微微網抗干擾、散射網抗干擾、藍牙與其他設備共存等方面進行了創(chuàng)新性研究工作.

2、 在藍牙數據安全性方面，對藍牙的Eo算法的安全能力進行了詳細地分析，利用其密流序列的相關性對算法進行攻擊?；竟艉蛢?yōu)化攻擊的時間復雜度分別為O(222)和O(278)。最后給出了基于該攻擊手段的E算法的改進方案和實驗數據。 在藍牙跳頻安全性方面，提出了一種基于通信終端設備時鐘和地址信息的任意頻隙跳頻序列構造方法。該方法通過混淆運算、頻隙映射的方式產生出均勻性好、可用頻隙數小于512的任意頻隙跳頻序列。仿真分析和數值實驗表

3、明，該構造方法具有均勻分布、獨立性好、跳頻間隔穩(wěn)定以及硬件方便實現等優(yōu)點，可應用于實際的跳頻多址通信系統(tǒng)中。基于密碼學的加密機制，提出了利用SAFER+算法構造一種跳頻序列族的方法。在此基礎上對產生的跳頻序列從安全性，均勻性，線性復雜度，漢明相關性等各個方面進行了全面的理論分析和計算仿真，證明了基于SAFER+算法產生的跳頻序列族有著優(yōu)秀的性能，滿足跳頻序列族的要求。提出出了利用藍牙自身加密用的E。算法構造了一種跳頻序列的產生方案。通過

4、對生成的跳頻序列進行理論分析和實驗仿真，證明其除了有較理想的性能指標，且具有強的安全能力，并易于實現，對系統(tǒng)的硬件資源要求不高，非常適合作為跳頻通信中的跳頻序列。 在藍牙微微網抗干擾方面，分析了藍牙數據分組重傳概率與位錯誤率的關系，推導出了各個數據分組類型在不同的信噪比下要達到的平均數據傳輸速率，提出了基于丟包統(tǒng)計的藍牙數據分組自適應分組策略。然后提出增加2-DM和3-DM來改善藍牙的抗干擾能力。進一步提出對藍牙數據分組利用BC

5、H編碼方式進行編碼以提高藍牙數據傳輸的抗干擾能力和吞吐量，并且對新采用BCH編碼的數據分組特性進行了分析。仿真計算結果表明了該方法的有效性。研究了藍牙的廣播性能，推導出在一定成功率(99％)下應該選用的數據分組，需要的重傳次數，并且給出了平均最大傳輸吞吐量。同時，給出了藍牙系統(tǒng)級的Simulink模型，并進行了室內傳播模型的仿真和實驗。 在藍牙散射網抗干擾方面，建立了藍牙散射網下數據分組相互干擾的分析模型。在此基礎上得出了藍牙散

6、射網在進行ACL分組傳輸時的網絡吞吐量。并得出達到最大吞吐量時應當采用的最佳分組。提出一種SAR策略以提高藍牙散射網的吞吐量的方法。微微網通過比較自身和其他微微網的跳頻序列，可以預警到何時隙可能有碰撞發(fā)生，并對數據進行分割與重組。通過該方法可以有效地避免微微網之間的碰撞，通過仿真分析可以看出，該方法能夠明顯提高藍牙散射網的吞吐量。最后，充分利用了藍牙跳頻序列相關特性差這一特點，利用同一跳頻地址而不同時鐘而產生的跳頻序列集構造完備的準正交

7、跳頻序列。在組網時可以由某一首領主設備向其他微微網的主設備發(fā)送自己的跳頻地址(低28位設備地址)、時鐘以及每個主設備的時鐘偏移量，各微微網進行互不干擾的準正交跳頻通信，大大提高了藍牙散射網的吞吐量。在藍牙與其他設備共存方面，提出了一種全新的多射頻藍牙技術，用于解決短距離無線通信中日趨嚴重的共擾問題。該方案在不改變藍牙基帶協(xié)議的基礎上，增加藍牙900MHz射頻模塊和5.8GHz射頻模塊，使得藍牙設備的射頻可在900MHz、2.4GHz和5

8、.8GHz的ISM頻段間切換。在具體的電路硬件可靠實現的基礎上進行性能仿真，結果表明該方案不僅改善了與其他無線通信方式的相互干擾問題，而且還從組網特性、抗跟蹤能力以及通信距離等方面得到了改進。 本文的研究工作取得了一定的創(chuàng)新和成果，同時也對其他短距離通信的數據可靠性具有借鑒意義。研究工作將持續(xù)深入下去，正在進行和進一步的工作包括以下幾個方面： 1.藍牙基帶系統(tǒng)ASIC的制作。我們整個項目是實現過程是“基于藍牙”→“改造藍