蓝牙通信中跳频器接收部分分析与设计
蓝牙通信中跳频器接收部分分析与设计[20191213212436]
摘 要
蓝牙技术(Bluetooth)是一种使用电波的、近距离的无线数据通信技术,它是为有线电缆的无线化而开发的。它的传输速度为1Mbps,传输距离为10米左右。利用“蓝牙”技术能够有效地简化掌上电脑、笔记本电脑和移动电话手机等移动通信终端设备之间的通信,也能够成功地简化以上这些设备与Internet之间的通信,从而使这些现代通信设备与因特网之间的数据传输变得更加迅速高效,并为无线通信拓宽道路。因此,蓝牙技术使得现代一些轻易携带的移动通信设备和电脑设备不必借助电缆就能联网,并且能够实现无线上因特网,其实际应用范围还可以拓展到各种家电产品、消费电子产品和汽车等信息家电,从而组成一个巨大的无线通信网络。
本文首先介绍了几种短距离无线通信，接着重点介绍了蓝牙技术的基本原理包括蓝牙技术系统的组成和蓝牙跳频技术实现原理，然后运用蓝牙跳频技术结合matlab各模块建立蓝牙通信跳频系统中信号发送部分，信号接收部分，误码分析部分，谱分析部分等，最后运用SIMULINK对整个系统进行仿真。
查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:蓝牙,跳频,无线通信,MATLAB
目 录
第1章 绪论 1
1.1 无线通信技术简介 1
1.2 蓝牙优势与发展 1
1.3 论文主要内容与安排 3
第2章 短距离无线通信 5
2.1 概述 5
2.2 短距离无线通信技术标准 5
2.2.1 蓝牙技术 5
2.2.2 HomeRF技术 6
2.2.3 ZigBee技术 6
2.2.4 超宽带技术（UWB） 7
2.2.5 红外（IrDA） 7
第3章 蓝牙技术的基本原理 9
3.1 蓝牙技术系统组成 10
3.1.1 蓝牙协议体系 11
3.1.2 蓝牙技术的应用 15
3.2 蓝牙跳频技术实现原理 16
3.2.1 跳频通信的主要特点 19
3.2.2 跳频信号发送 21
3.2.3 跳频信号接收 22
3.2.4 跳频同步及其抗干扰性 22
第4章 蓝牙通信跳频接收子模块分析和设置 25
4.1 蓝牙跳频系统各部分介绍 25
4.1.1 信号传输 25
4.1.2 信号接收 25
4.1.3 跳频信号 30
4.1.4 谱分析 32
4.1.5 误码分析 34
第5章 蓝牙通信跳频系统的仿真结果 36
5.1 蓝牙跳频系统的仿真模型 36
5.2 蓝牙跳频系统的仿真结果波形图 36
5.3 系统运行分析 37
第6章 总结 38
致 谢 39
参考文献 40
英文文献 41
中文翻译 45
第1章 绪论
1.1 无线通信技术简介
无线通信技术的发展可以追溯到19世纪中期。1864年JamesMaxwell在伦敦英国皇家学会发表的论文中首次提出了电场和磁场通过其所在的空间中交连耦合会导致波传播的设想；1887年HeinrichHertz通过实验证实了电磁能量可以通过空间发射和接收；1901年GuglielmoMarconi成功地实现了无线电信号(radiosignals)横越大西洋的传递，从此无线电技术正式诞生。从1920年的无线电通信和1930年的TV传输，到1980年的移动电话和1990年的全球定位系统 (GPS)，以及当今的移动通信和无线局域网(wlan)，射频集成电路在其中均扮演着非常重要的角色，它的发展大大推动了无线通信技术的发展。
蜂窝移动通信从20世纪80年代出现到现在，已经发展到了第三代。目前业界正在研究面向未来第四代移动通信的技术；无线城域网(WMAN)、无线局域网和无线个域网(wPAN)技术的宽带无线接入也在全球不断升温，宽带无线用户数增长势头强劲；卫星通信以其特殊的技术特性，已经成为无线通信技术中不可忽视的一个领域；手机视频广播作为一种新的无线业务与技术，正在成为目前最热门的无线应用之一。
1.2 蓝牙优势与发展
蓝牙是一种无线个人局域网（Wireless PAN），最初由爱立信创制，后来由蓝牙技术联盟订定技术标准。来自古老北欧国王Harald Bl?tand，借国王的姓“Bl?tand”当名称，直接翻译成中文为“蓝牙”（Bl?＝蓝、Tand＝牙）。世界范围内电子设备技术高速发展。瑞典的爱立信公司 于1994年成立了一个专项科研小组，对移动电话 及其附件的低能耗、低费用无线连接的可能性进行研究，他们的最初目的在于建立无线电话与PC卡、耳机及桌面设备等产品 的连接。但是随着研究的深入，科研人员越来越感到这项技术 所独具的个性 和巨大的商业潜力．同时也意识到凭借一家企业 的实力根本无法继续研究，于是，爱立信将其公诸于世，并极力说服其他企业加入到它的研究中来。他们共同的目标是建立一个全球性的小范围无线通信技术，并将此技术命名为“蓝牙”，来表达要将这种全新的无线传输技术 在全球推广，并实现全球通用的雄心。
1998年2月，瑞典爱立信(ERICSSON)、芬兰诺基亚(NOKIA )、日本东芝 (TOSHIBA )、美国IBM和英特尔 (Intel )公司五家著名厂商，组成了一个特殊利益集团 (有的书译为特别兴趣小组)SIG(Special Interest Group)。之后，蓝牙引起了越来越多企业的关注。1999年11月，比尔?盖茨 专程到拉斯维加斯一间只有11名员工的小公司访问，只因这家公司 已研制成功一种含蓝牙技术的胸卡，随后，微软便宣布加入SIG。目前，包括索尼 、惠普 、戴尔 在内的2500多家公司都签署了相关协议加入该组织 ，共享这一先进技术，而且数目还在不断的增长，从而在全球范围内掀起了一股蓝牙热潮。这么多的精英公司集中在一项技术的大旗下，在商业 史上是史无前例的，一项公开的全球统一的技术规范得到了工业界如此广泛的关注和支持，也是以往所罕见的。这说明基于此项技术的产品具有广阔的应用前景和巨大的潜在市场 。
蓝牙还存在以下优势
(1) 易于使用
当用户设备处于一定范围的时候，支持蓝牙无线技术的设备将自动互相识别，完成同步其电话本等工作。
(2) 无缝的互操作性
设备应用程序的自动发现提供智能的按需访问。通过标准的高层协议子集(Profiles)进行应用程序连接，消除了设备和操作系统的依赖性。
(3) 快速
2．4GHz无线电发送，提供1Mbiffs的流量。
(4)安全
蓝牙基带部分在物理层为用户提供保护和信息保密机制。鉴权是蓝牙系统中的关键部分，它允许用户为个人的蓝牙设备建立一个信任域，如只允许主人自己的笔记本电脑通过主人自己的移动电话通信。
加密被用来保护连接中的个人信息。密钥由程序的高层来管理。网络传送协议和应用程序可以为用户提供一个较强的安全机制。鉴权和加密机制保证 个人通信的绝对安全。
(5)连接范围
在开放空间里，客户端之间的连接可跨越10m。客户端与接入点之间的距离可长达100m(不一定要在视线范围内)。
(6)语音和数据支持
每个设备支持多达3个语音通道，7个数据连接，实现多功能连接。
(7)被广泛地采纳
蓝牙技术被1800多家公司所采纳，这意味着不断地会有大量支持蓝牙无线技术的应用和设备。
(8)价格合理
这种价格合理的选择使广泛地部署和使用成为可能。
(9)节能
低功耗使众多的设备可以使用这种无线技术，如手机、手持电脑到打印机、数码相机。
(10)在个人的层次上进行连接
蓝牙技术将会渗透到日常生活的方方面面，无论是在家里，在工作中，还是在娱乐中。
1.3 论文主要内容与安排
蓝牙（Bluetooth）是一种短距离、低功率和廉价的无线通信技术，它能将各种通信设备、计算机及终端设备、各种数据系统、甚至家用电器用无线方式联结起来。本设计主要基于MATLAB中的SIMULINK软件平台，利用MATLAB中现有的模块，对蓝牙通信系统中跳频器的接收端进行分析和设计。要求：用MFSK解调模块构造跳频解调模块；对接收数据进行跳频解调；对解调后的数据进行信道纠错译码。；计算接收数据的误码率。
本章小结
蓝牙技术在物联网的应用已经比较成熟，在汽车、消费电子、医疗、运动、智能家居等领域的应用越来越广泛，基于蓝牙技术的医疗监控装置、蓝牙耳机、蓝牙游戏机等产品不断推出，让人们的生活更加精彩。
日前，蓝牙技术联盟正式推出蓝牙4.1标准，与之前的版本相比，蓝牙4.1标准增加了三处比较重要的功能改进。一是“共存性”，即蓝牙4.1与LTE无线电信号之间如果同时传输数据，蓝牙4.1可以自动协调两者的传输信息，减少其它信号对蓝牙4.1的干扰。二是提升了连接速度并且更加智能化，比如减少了设备之间重新连接的时间。三是提高传输效率，如果用户连接的设备非常多，比如连接了多部可穿戴设备，彼此之间的信息都能即时发送到接接收设备上。
蓝牙4.1在技术的优化物联网及可穿戴设备的相关研发，开启物联网新时代，2014年，我们很快就可以看到蓝牙4.1技术的运用
摘 要
蓝牙技术(Bluetooth)是一种使用电波的、近距离的无线数据通信技术,它是为有线电缆的无线化而开发的。它的传输速度为1Mbps,传输距离为10米左右。利用“蓝牙”技术能够有效地简化掌上电脑、笔记本电脑和移动电话手机等移动通信终端设备之间的通信,也能够成功地简化以上这些设备与Internet之间的通信,从而使这些现代通信设备与因特网之间的数据传输变得更加迅速高效,并为无线通信拓宽道路。因此,蓝牙技术使得现代一些轻易携带的移动通信设备和电脑设备不必借助电缆就能联网,并且能够实现无线上因特网,其实际应用范围还可以拓展到各种家电产品、消费电子产品和汽车等信息家电,从而组成一个巨大的无线通信网络。
本文首先介绍了几种短距离无线通信，接着重点介绍了蓝牙技术的基本原理包括蓝牙技术系统的组成和蓝牙跳频技术实现原理，然后运用蓝牙跳频技术结合matlab各模块建立蓝牙通信跳频系统中信号发送部分，信号接收部分，误码分析部分，谱分析部分等，最后运用SIMULINK对整个系统进行仿真。
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关键字:蓝牙,跳频,无线通信,MATLAB
目 录
第1章 绪论 1
1.1 无线通信技术简介 1
1.2 蓝牙优势与发展 1
1.3 论文主要内容与安排 3
第2章 短距离无线通信 5
2.1 概述 5
2.2 短距离无线通信技术标准 5
2.2.1 蓝牙技术 5
2.2.2 HomeRF技术 6
2.2.3 ZigBee技术 6
2.2.4 超宽带技术（UWB） 7
2.2.5 红外（IrDA） 7
第3章 蓝牙技术的基本原理 9
3.1 蓝牙技术系统组成 10
3.1.1 蓝牙协议体系 11
3.1.2 蓝牙技术的应用 15
3.2 蓝牙跳频技术实现原理 16
3.2.1 跳频通信的主要特点 19
3.2.2 跳频信号发送 21
3.2.3 跳频信号接收 22
3.2.4 跳频同步及其抗干扰性 22
第4章 蓝牙通信跳频接收子模块分析和设置 25
4.1 蓝牙跳频系统各部分介绍 25
4.1.1 信号传输 25
4.1.2 信号接收 25
4.1.3 跳频信号 30
4.1.4 谱分析 32
4.1.5 误码分析 34
第5章 蓝牙通信跳频系统的仿真结果 36
5.1 蓝牙跳频系统的仿真模型 36
5.2 蓝牙跳频系统的仿真结果波形图 36
5.3 系统运行分析 37
第6章 总结 38
致 谢 39
参考文献 40
英文文献 41
中文翻译 45
第1章 绪论
1.1 无线通信技术简介
无线通信技术的发展可以追溯到19世纪中期。1864年JamesMaxwell在伦敦英国皇家学会发表的论文中首次提出了电场和磁场通过其所在的空间中交连耦合会导致波传播的设想；1887年HeinrichHertz通过实验证实了电磁能量可以通过空间发射和接收；1901年GuglielmoMarconi成功地实现了无线电信号(radiosignals)横越大西洋的传递，从此无线电技术正式诞生。从1920年的无线电通信和1930年的TV传输，到1980年的移动电话和1990年的全球定位系统 (GPS)，以及当今的移动通信和无线局域网(wlan)，射频集成电路在其中均扮演着非常重要的角色，它的发展大大推动了无线通信技术的发展。
蜂窝移动通信从20世纪80年代出现到现在，已经发展到了第三代。目前业界正在研究面向未来第四代移动通信的技术；无线城域网(WMAN)、无线局域网和无线个域网(wPAN)技术的宽带无线接入也在全球不断升温，宽带无线用户数增长势头强劲；卫星通信以其特殊的技术特性，已经成为无线通信技术中不可忽视的一个领域；手机视频广播作为一种新的无线业务与技术，正在成为目前最热门的无线应用之一。
1.2 蓝牙优势与发展
蓝牙是一种无线个人局域网（Wireless PAN），最初由爱立信创制，后来由蓝牙技术联盟订定技术标准
1998年2月，瑞典爱立信(ERICSSON)、芬兰诺基亚
蓝牙还存在以下优势
(1) 易于使用
当用户设备处于一定范围的时候，支持蓝牙无线技术的设备将自动互相识别，完成同步其电话本等工作。
(2) 无缝的互操作性
设备应用程序的自动发现提供智能的按需访问。通过标准的高层协议子集(Profiles)进行应用程序连接，消除了设备和操作系统的依赖性。
(3) 快速
2．4GHz无线电发送，提供1Mbiffs的流量。
(4)安全
蓝牙基带部分在物理层为用户提供保护和信息保密机制。鉴权是蓝牙系统中的关键部分，它允许用户为个人的蓝牙设备建立一个信任域，如只允许主人自己的笔记本电脑通过主人自己的移动电话通信。
加密被用来保护连接中的个人信息。密钥由程序的高层来管理
(5)连接范围
在开放空间里，客户端之间的连接可跨越10m。客户端与接入点
(6)语音和数据支持
每个设备支持多达3个语音通道，7个数据连接，实现多功能连接。
(7)被广泛地采纳
蓝牙技术被1800多家公司所采纳，这意味着不断地会有大量支持蓝牙无线技术的应用和设备。
(8)价格合理
这种价格合理的选择使广泛地部署和使用成为可能。
(9)节能
低功耗使众多的设备可以使用这种无线技术，如手机、手持电脑到打印机
(10)在个人的层次上进行连接
蓝牙技术将会渗透到日常生活的方方面面，无论是在家里，在工作中，还是在娱乐
1.3 论文主要内容与安排
蓝牙（Bluetooth）是一种短距离、低功率和廉价的无线通信技术，它能将各种通信设备、计算机及终端设备、各种数据系统、甚至家用电器用无线方式联结起来。本设计主要基于MATLAB中的SIMULINK软件平台，利用MATLAB中现有的模块，对蓝牙通信系统中跳频器的接收端进行分析和设计。要求：用MFSK解调模块构造跳频解调模块；对接收数据进行跳频解调；对解调后的数据进行信道纠错译码。；计算接收数据的误码率。
本章小结
蓝牙技术在物联网的应用已经比较成熟，在汽车、消费电子、医疗、运动、智能家居等领域的应用越来越广泛，基于蓝牙技术的医疗监控装置、蓝牙耳机、蓝牙游戏机等产品不断推出，让人们的生活更加精彩。
日前，蓝牙技术联盟正式推出蓝牙4.1标准，与之前的版本相比，蓝牙4.1标准增加了三处比较重要的功能改进。一是“共存性”，即蓝牙4.1与LTE无线电信号之间如果同时传输数据，蓝牙4.1可以自动协调两者的传输信息，减少其它信号对蓝牙4.1的干扰。二是提升了连接速度并且更加智能化，比如减少了设备之间重新连接的时间。三是提高传输效率，如果用户连接的设备非常多，比如连接了多部可穿戴设备，彼此之间的信息都能即时发送到接接收设备上。
蓝牙4.1在技术的优化物联网及可穿戴设备的相关研发，开启物联网新时代，2014年，我们很快就可以看到蓝牙4.1技术的运用
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