了解无线音频:蓝牙技术

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资料来源: 
泡泡网

今天,我们仍继续无线音频方面技术的讲解,而亮相的就是――蓝牙。相信绝大多数人对于这个名字并不陌生,因为在我们身边充斥着诸多这样的设备,而最 典型的就是手机和笔记本。

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  蓝牙,英文名称为Bluetooth,是一种支持设备短距离 通信的无线电技术。它最早的身影是出现在爱立信的1994方案中,其初衷是在研究移动电话和其他配件间进行低功耗、低成本无线通信连接的方法。而且,他们 希望能够开发出一整套的规则,为设备间的通讯提供统一的标准协议。

至今已发布多个版本

  蓝牙项目于1996年启动,并在1998年推出首 个应用版本。而有意思的是,它最初版本的代号是0.7。随后,蓝牙技术不断发展,截止到2009年4月,蓝牙已经发布了多个版本,其中最新的为 Bluetooth 3.0 + HS。而在这其间,也就是1999年5月20日,索尼爱立信、IBM、英特尔、诺基亚及东芝等业界龙头创立蓝牙技术联盟(SIG,Special Interest Group),共同制订蓝牙技术标准。

  如同前面所说,蓝牙的版本实在是太多了,而每个版本的协议如何,我们也没有太 深入的研究。但就应用来看,我们所熟知的是1.1、1.2、2.0和2.1等版本。所以,我们下面所介绍的蓝牙的工作原理、特点等,均是参考这几个版本的 协议来说的。

蓝牙协议栈体系结构图

  在这里首先要确定的一点是:蓝牙应用的是全球通 用的2.4GHz频段上,而我们后面还要讲述到的WiFi、2.4GHz也都是工作在这一频段上的。蓝牙在2.4GHz频段中划分为79个子频段,在工作 时,蓝牙将会选用其中的均间隔的79个1MHz信道之间跳频,并依靠短包技术进行通信。

  而蓝牙技术在工作时,采用的是一种分散式网络结 构,即高速跳频(FH,Frequency Hopping)和时分多址(TDMA,Time DivesionMuli―access)等技术,在近距离内最廉价地将几台数字化设备(各种移动设备、固定通信设备、计算机及其终端设备、各种数字数据 系统,如数字照相机、数字摄像机等,甚至各种家用电器、自动化设备)呈网状链接起来。

  至于传输距离,蓝牙是一种短距离传输技术,其传输 距离一般在10米以内。不过蓝牙有一点好处,就是功率较低,所以目前我们看到的蓝牙适配器一般都不大。

  接下来,我们就为大家简单的介绍 一下刚才所提到的1.1、1.2等版本的协议。

蓝牙免提硬件电路图

  1.1规范主要是针对1.0规范的一些欠缺,其中 一点就是确定在回话中设备的主/从关系,这样可以提高通讯的准确度。另外,1.1规范明确了蓝牙技术是在79个子频段上进行通信,而之前则是有79和23 两种划分。

  1.2版最大的改进在于增加了AFH可调式跳频技术(Adaptive Frequency Hopping)这项技术,并主要针对现有蓝牙协议和802.11b/g之间的互相干扰问题进行了全面的改进,防止用户在同时使用支持蓝牙和无线局域网 (WLAN)的两种装置的时候出现互相干扰的情况。

  相比之下,2.0版本的改进更大。它不仅提高了设备的多任务处理能力,也提高了多种 蓝牙设备同时运行的能力。另外,带宽也有了极大的提升,其理论值从原来的1Mbps提高到3Mbps。

  但目前我们常见的是 2.0+EDR标准,其在原有2.0版本的基础上提升了数据传输速率,并且降低了功耗。而且,还规定了多个蓝牙设备的串联问题。这样一来,其传输距离理论 上有望打到100m,速率可以达到10Mbps。

蓝牙3.0协议

  随后,2.1协议出炉。对于它,我们了解的比较少,其 与2.0的区别具体有多少,还不是很清楚,但可以知道的是,2.1版本协议再次降低了功耗。

  最后,我们再简单的说说3.0版本的蓝牙协 议:它采用通用AMP(Gener ic Al ternate MAC/PHY)的全新交替射频技术,允许其协议栈针对任务动态地选择正确的射频。另外,3.0新标准的近距离传输速率将达到24Mbps(理论值)。而 且,通过超宽带技术还能将这一数值提升到480Mbps、距离10米时传输速率能提升至100Mbps。

  说到这里,我们不得不在靠一下 题目:无线音频。蓝牙是一种无线技术没错,但我们要说的是它在音频传输中的应用。

  首先来看带宽,蓝牙1.1和1.2协议中,带宽的理论 数值在1Mbps,但在实际的应用当中,一般为748-810kbps。而到了2.0协议,带宽的理论数值达到了3Mbps,实际应用中约为 1.8Mbps-2.1Mbps。而目前最高的,是3.0协议,前面我们说了,其理论带宽可以达到24Mbps。

  在这里不得不提的是 A2DP协议,这是因为早期版本的蓝牙协议,虽然在无线数据的传输方面还可以,但对音频的支持都很少――仅支持单声道的音频传输,且采样仅支持 8bit/8KHz。而这种情况,直到A2DP加入才得以改观。

  A2DP全名是Advanced Audio Distribution Profile,中文译为:蓝牙音频传输模型协定!其最主要的贡献就是加入了高品质采样的支持,从而可以支持使蓝牙技术可以支持 16bit/44.1kHz。

  此外,A2DP还从音频信号的编码解码、到交互界面,再到视频编码,A2DP均给出了详细的定义。其中, 就包括允许Codec支持MP3、MPEG2、MPEG4 AAC、ATRAC等多种视频、音频编码。

  目前,传输CD级别信号需要的理 论带宽为1.4112Mbps,所以,2.0协议之后的蓝牙设备是可以胜任的。但目前音质很好的蓝牙音频设备非常少,我们认为这主要是厂商还有芯片提供商 不努力的缘故。

知名的Jabra蓝牙耳机

  另外,就是蓝牙的抗干扰能力较弱的问题了。 刚才我们说了,蓝牙是工作在2.4GHz频段中的79个平均间隔的子频段上。而目前我们周边的蓝牙设备很多,所以很容易出现干扰。

  不 过,蓝牙也有一个优势,那就是经历了这么多年的发展,技术成熟度还是很高的。但正如刚才所说,就看做的用心不用心了。所以,目前我们看到的蓝牙音频设备, 大都是廉价品。而还有一部分,就是高端产品了,很高端、很贵。

典型蓝牙和低耗电蓝牙

  最后,我们在收集、整理资料的时候,还发现蓝牙 也有低耗电的一些设定。而上表,就是典型蓝牙和低耗电蓝牙技术的一些区别。其中,最明显的一项就是在用途上:低功耗蓝牙少用于立体声音频流上。

   ● 结语

  到目前为止,蓝牙依旧是无线音频中应用最多的技术,而且也是我们身边最常见的技术。其优 势在于成本和技术成熟度,但是好产品比较少,主要还是不用心做的缘故吧。而现如今,2.4G技术开始崛起,并逐步被普通产品所应用。所以,蓝牙在无线音频 中的地位将得到2.4G技术的强势挑战。结果自然是好的,那就是我们肯定会最终得到最理想的产品!

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