蓝牙数据传播原理详解

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@小白创作中心

蓝牙数据传播原理详解

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CSDN

https://blog.csdn.net/zmlovelx/article/details/142125674

蓝牙是一种无线技术标准，可实现固定设备、移动设备和楼宇个人域网之间的短距离数据交换。本文将详细介绍蓝牙数据传播的原理，包括频段范围、信道划分、跳频机制以及电磁波表示0与1的调制方式。

蓝牙简介

频段范围

蓝牙使用的频段范围是 2.400GHz - 2.4835GHz，总带宽为 83.5MHz。与WIFI的频段部分重叠，蓝牙与WIFI有时候会互相干扰。

信道划分

BR/EDR经典蓝牙

在这 83.5MHz 的频段内，蓝牙技术将其划分为 79 个间隔为 1MHz 的信道。这些信道的中心频率从 2402MHz 开始，依次递增 1MHz，直到 2480MHz。例如，第一个信道的中心频率是 2402MHz，第二个信道是 2403MHz，以此类推。

BLE低功耗蓝牙

BLE与经典蓝牙不一样,它有40个信道，频段范围从2402MHz到2480Mhz，37、38、39是蓝牙广播信道，剩余37个是数据信道。信道的中心频率从2402MHZ开始,依次递增2MHz,直到2480MHz.

跳频机制与信道使用

跳频原理

蓝牙设备在传输数据时采用跳频扩频（FHSS - Frequency Hopping Spread Spectrum）技术。在通信过程中，蓝牙主设备会按照一定的跳频序列在这 79 个信道之间快速切换，每秒可进行 1600 次跳频。

信道选择与避免干扰

通过跳频机制，蓝牙设备可以避免来自其他无线设备（如 Wi-Fi 设备等，它们也可能使用 2.4GHz 频段）的干扰。在不同的时刻，蓝牙信号可以在不同的信道上传输，使得蓝牙设备能够在复杂的无线环境中保持稳定的通信。例如，某一时刻蓝牙信号在信道 10 上传输，下一个时刻可能就跳转到信道 35 上进行传输。

图中展示了BLE蓝牙与WIFI的频段划分。BLE有40个频段，经典蓝牙则是79个频段。3个红色的是BLE的广播频段，其他37个则是数据频段，广播频段分开是为了防止干扰。黑色及虚线的范围是WIFI频段。

蓝牙电磁波怎么表示0与1

在蓝牙中，通过不同的调制方式来用电磁波表示 0 和 1：

高斯频移键控（GFSK）调制

基本原理

GFSK 是蓝牙中用于将数字信号转换为电磁波信号的关键调制方式之一。它是在传统的频移键控（FSK）基础上发展而来的。在 GFSK 中，通过改变载波信号的频率来表示数字信息。具体来说，当要表示数字 “0” 和 “1” 时，载波信号的频率会在两个不同的值之间切换。

频率偏移表示

对于蓝牙技术，有一个中心频率，当要传输数字 “1” 时，信号频率会增加一个偏移量变为；当传输数字 “0” 时，信号频率会减少相同的偏移量变为。低功耗蓝牙的GFSK的偏移量一般为±185KHz，首先确定一个中心频率，比如中心频率为2.402GHZ，逻辑1是在中心频率的基础上加185KHZ，逻辑0是在这个基础上减去185KHZ。