藍(lán)牙通信在信息家電中有哪些應(yīng)用原理？

藍(lán)牙傳輸原理：

藍(lán)牙使用射頻無線技術(shù)在2.4 GHz頻段進(jìn)行通信。它采用了頻分復(fù)用(Frequency Hopping Spread Spectrum，F(xiàn)HSS)技術(shù)，通過在不同的頻率上快速切換傳輸數(shù)據(jù)，以減少干擾和提高可靠性。藍(lán)牙還使用短距離通信技術(shù)，通常在10米以內(nèi)，而在某些藍(lán)牙設(shè)備上，可達(dá)到更遠(yuǎn)的距離。

藍(lán)牙傳輸方式：

藍(lán)牙可以以兩種不同的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸：基本速率(Basic Rate)和增加數(shù)據(jù)速率(Enhanced Data Rate)。

基本速率(BR)：這是藍(lán)牙最初采用的傳輸速率，最高為3 Mbps。基本速率適用于大部分普通數(shù)據(jù)傳輸需求，如語音通信、文件傳輸?shù)取?

增加數(shù)據(jù)速率(EDR)：為了滿足更高帶寬要求的應(yīng)用，藍(lán)牙引入了增加數(shù)據(jù)速率。增加數(shù)據(jù)速率可以提供更快的數(shù)據(jù)傳輸速度，最高可達(dá)到3 Mbps以上，具體速率取決于設(shè)備的支持能力和配置。

藍(lán)牙協(xié)議棧：

藍(lán)牙信息傳輸涉及不同的協(xié)議層，構(gòu)成了藍(lán)牙協(xié)議棧。藍(lán)牙協(xié)議棧包括物理層(Physical Layer)，鏈路層(Link Layer)，適配層(Adaptation Layer)，邏輯鏈路控制層(Logical Link Control Layer)，藍(lán)牙主機(jī)控制器接口(Bluetooth Host Controller Interface，HCI)，藍(lán)牙應(yīng)用層(Bluetooth Application Layer)等。

協(xié)議棧的不同層次負(fù)責(zé)管理射頻通信、數(shù)據(jù)封裝和控制、連接管理、數(shù)據(jù)傳輸和管理等功能，以實(shí)現(xiàn)可靠的數(shù)據(jù)傳輸和設(shè)備之間的通信。

藍(lán)牙技術(shù)是一種全球通用的無線通訊標(biāo)準(zhǔn)，已經(jīng)應(yīng)用到各行各業(yè)中，覆蓋了全世界96%以上的手機(jī)，在短距離內(nèi)可連接任何有關(guān)聯(lián)的設(shè)備，成為接入物聯(lián)網(wǎng)的主要技術(shù)之一。所謂藍(lán)牙(Bluetooth)技術(shù)，實(shí)際上是一種短距離無線通信技術(shù)。

說得通俗一點(diǎn)，就是藍(lán)牙技術(shù)使得現(xiàn)代一些輕易攜帶的移動(dòng)通信設(shè)備和電腦設(shè)備，不必借助電纜就能聯(lián)網(wǎng)，其實(shí)際應(yīng)用范圍還可以拓展到各種家電產(chǎn)品、消費(fèi)電子產(chǎn)品和汽車等信息家電，組成一個(gè)巨大的無線通信網(wǎng)絡(luò)。

“藍(lán)牙”這名稱來自10世紀(jì)的丹麥國王哈拉爾德(Harald Gormsson)的外號(hào)。出身海盜家庭的哈拉爾德統(tǒng)一了北歐四分五裂的國家，成為維京王國的國王。由于他喜歡吃藍(lán)莓，牙齒常常被染成藍(lán)色，而獲得“藍(lán)牙”的綽號(hào)，當(dāng)時(shí)藍(lán)莓因?yàn)轭伾之惖木壒时徽J(rèn)為是不適合食用的東西，因此這位愛嘗新的國王也成為創(chuàng)新與勇于嘗試的象征。1998年，愛立信公司希望無線通信技術(shù)能統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)而取名“藍(lán)牙”。

貝瑞藍(lán)牙系列產(chǎn)品

藍(lán)牙的工作原理

藍(lán)牙設(shè)備使用頻率為2.4GHz的無線電波連接手機(jī)和電腦。藍(lán)牙產(chǎn)品包含一塊小小的藍(lán)牙模塊以及支持連接的藍(lán)牙無線電和軟件。當(dāng)兩臺(tái)藍(lán)牙設(shè)備想要相互交流時(shí)，它們需要進(jìn)行配對(duì)。藍(lán)牙設(shè)備之間的通信在短程的臨時(shí)網(wǎng)絡(luò)(指設(shè)備使用藍(lán)牙技術(shù)連接而成的網(wǎng)絡(luò))中進(jìn)行。這種網(wǎng)絡(luò)可容納多臺(tái)藍(lán)牙設(shè)備進(jìn)行連接。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境創(chuàng)建成功，一臺(tái)設(shè)備作為主設(shè)備，而所有其它設(shè)備作為從設(shè)備。這種經(jīng)過配對(duì)后臨時(shí)建立的網(wǎng)絡(luò)在藍(lán)牙設(shè)備加入和離開無線電短程傳感時(shí)將會(huì)動(dòng)態(tài)、自動(dòng)的重新建立聯(lián)系。

藍(lán)牙技術(shù)的不同類別

藍(lán)牙技術(shù)依據(jù)核心規(guī)格的不同可分為多個(gè)類別。目前最常見的是藍(lán)牙BR/EDR(即基本速率/增強(qiáng)數(shù)據(jù)率)和低功耗藍(lán)牙(BLE)技術(shù)

藍(lán)牙BR/EDR技術(shù)——建立相對(duì)短程、持續(xù)的無線連接，為播放音頻流等用例的理想之選;

低功耗藍(lán)牙技術(shù)(BLE)——允許快速進(jìn)行相對(duì)遠(yuǎn)程的無線連接，為不需持續(xù)連接且所需電池壽命長的物聯(lián)網(wǎng)(loT)應(yīng)用的理想技術(shù)選擇;

藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用分別有哪些?

藍(lán)牙BR/EDR主要應(yīng)用在藍(lán)牙2.0/2.1版，一般用于揚(yáng)聲器和耳機(jī)等產(chǎn)品;而低功耗藍(lán)牙技術(shù)主要應(yīng)用在藍(lán)牙4.0/4.1/4.2版。比如，低功耗藍(lán)牙技術(shù)可將門鎖、燈、電視、玩具、汽車電子、醫(yī)療設(shè)備、運(yùn)動(dòng)器材等等幾乎能想到的所有東西都能與藍(lán)牙連接起來。

作為一項(xiàng)歷久彌新的技術(shù)，基于移動(dòng)平臺(tái)的藍(lán)牙應(yīng)用為整個(gè)無線市場(chǎng)帶來了實(shí)用便捷的巨大優(yōu)勢(shì)，藍(lán)牙依然保持著強(qiáng)大的生命力和競爭力，讓更多人了解和熟悉藍(lán)牙的妙處，未來藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用必將隨著市場(chǎng)的需求和研發(fā)人員的創(chuàng)意設(shè)計(jì)，拓展更多的方向。

首先，有一個(gè)藍(lán)牙音訊發(fā)送器，稱為音訊源，通常是手機(jī)或電腦。接下來，需要一個(gè)藍(lán)牙音訊接收器，如耳機(jī)或揚(yáng)聲器。

發(fā)送器的工作并不只是將音樂檔案發(fā)送到接收器那樣簡單，根據(jù)錄制音檔的質(zhì)量，會(huì)影響音訊的檔案大小。高品質(zhì)的錄音代表檔案很大，檔案的大小直接影響將音訊傳輸?shù)浇邮掌魉璧膸?。我們可以將帶寬視為交通高速公路的寬度，將檔案大小視為車流量。當(dāng)車流量超過高速公路的負(fù)荷范圍，就會(huì)發(fā)生交通堵塞，行駛變得緩慢而不穩(wěn)定。

藍(lán)牙連接具有可容納的最大帶寬，WAV和AIFF等無壓縮格式的檔案很大，通過藍(lán)牙簡單地傳送這些原始檔案，帶寬將被消耗掉，超出了藍(lán)牙連接的處理能力。音訊將開始停頓，影響整體連線品質(zhì)。

這時(shí)候就是編碼和解碼派上用場(chǎng)的地方。

編碼和解碼

為了縮小音訊檔案的大小，藍(lán)牙發(fā)射器使用特殊的算法，將原始檔案編碼為壓縮格式，然后將其發(fā)送到接收器。這些壓縮格式本身不是可以播放的音訊檔案，必須通過接收端將壓縮后的格式解碼為可播放的音訊檔案，然后才可以播放。

音訊轉(zhuǎn)碼器

轉(zhuǎn)碼器是一套軟件或算法，可以接收你的數(shù)據(jù)(音樂)，將其壓縮以縮小檔案大小，然后將其編碼為可以傳輸?shù)母袷?。同時(shí)，還需要相同的轉(zhuǎn)碼器來解碼、編碼的數(shù)據(jù)，以便我們可以聽音樂。

在保持音訊數(shù)據(jù)還原度的同時(shí)縮小檔案大小并非易事，通過心理聲學(xué)研究和分析，轉(zhuǎn)碼器省略了音樂中掩蓋的信息，這些信息可以在不引起質(zhì)量明顯損失的情況下被刪除。

每個(gè)藍(lán)牙音訊轉(zhuǎn)碼器都有其自己獨(dú)特的壓縮算法以及傳輸數(shù)據(jù)的速度。就延遲和還原度而言，這會(huì)影響藍(lán)牙音訊的質(zhì)量。

常見轉(zhuǎn)碼器如下：

SBC

AAC

aptX

aptX HD

aptX LL

LDAC

LC3

Samsung Scalable Codec

在深入探討轉(zhuǎn)碼器及其特性之前，我們需要認(rèn)識(shí)并理解一些基本的音頻術(shù)語。

基本音訊術(shù)語

閱讀有關(guān)藍(lán)牙轉(zhuǎn)碼器的文章和規(guī)格時(shí)，會(huì)有一些術(shù)語會(huì)反復(fù)出現(xiàn)，讓我們先討論這些。

如果你對(duì)數(shù)碼音訊有一些基本的了解，可能以前曾經(jīng)接觸過這些知識(shí)。

采樣率(Sample Rate)

使用脈沖編碼調(diào)制(PCM)存儲(chǔ)音訊信號(hào)。為了準(zhǔn)確地?cái)X取、存儲(chǔ)和再現(xiàn)信號(hào)，以特定速率(以赫茲(Hz)為單位的采樣速率)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行快照或采樣。

為了再現(xiàn)音樂信號(hào)的全部頻譜，使用的最小采樣率為44,100Hz或44.1kHz。每秒將采集44,100個(gè)樣本。有些甚至使用48kHz、96kHz或是192kHz等更高的采樣率。對(duì)于大多數(shù)消費(fèi)者來說，44.1kHz是可以接受的，這是音樂中最常用的速率。使用此采樣率可以準(zhǔn)確再現(xiàn)高達(dá)22050Hz的頻率，剛好超過人類的聽力極限。當(dāng)不講求音質(zhì)的時(shí)候，例如語音，可以使用較低的速率。

位元深度(Bit Depth)

常見跟音樂有關(guān)的位深度為16位元和24位元，雖然采樣率與準(zhǔn)確捕獲頻率有關(guān)，但位深度與動(dòng)態(tài)范圍有關(guān)。動(dòng)態(tài)范圍是一段音樂中最安靜和最響亮的聲音之間的距離，以及該范圍內(nèi)的質(zhì)量。

多年來，16位元是在CD上使用的深度標(biāo)準(zhǔn)。盡管16位元仍然很普遍，但現(xiàn)在越來越廣泛地在高分辨率(HD)音頻使用24位元。消費(fèi)者現(xiàn)在可以購買無損格式的音樂，以支持更高的采樣率和位元深度。

位元率(Bitrate)

位元率是數(shù)據(jù)從一個(gè)點(diǎn)傳輸?shù)搅硪稽c(diǎn)的速度，以每秒位元數(shù)(bps)、每秒千位元(kbps)或每秒兆位元(Mbps)進(jìn)行度量。同時(shí)，我們還使用位元率來描述音頻檔案的還原度。以320kbps壓縮的MP3文件比以128kbps壓縮的MP3文件具有更好的動(dòng)態(tài)范圍和音質(zhì)。使用更高的位元率，可以無線發(fā)送具有更高位元深度和采樣率的音頻檔案，從而提高了音頻質(zhì)量。但是，這意味著用于傳輸?shù)膸挶仨氃黾印?