藍牙通信在信息家電中有哪些應用原理？
2023-12-31 16:22:24 點擊：
藍牙通信在信息家電中有哪些應用原理？
[導讀]藍牙使用射頻無線技術在2.4 GHz頻段進行通信。它采用了頻分復用(Frequency Hopping Spread Spectrum，F(xiàn)HSS)技術，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。
藍牙傳輸原理：
藍牙使用射頻無線技術在2.4 GHz頻段進行通信。它采用了頻分復用(Frequency Hopping Spread Spectrum，F(xiàn)HSS)技術，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。藍牙還使用短距離通信技術，通常在10米以內(nèi)，而在某些藍牙設備上，可達到更遠的距離。
藍牙傳輸方式：
藍牙可以以兩種不同的方式進行數(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?br />
增加數(shù)據(jù)速率(EDR)：為了滿足更高帶寬要求的應用，藍牙引入了增加數(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，最高可達到3 Mbps以上，具體速率取決于設備的支持能力和配置。
藍牙協(xié)議棧：
藍牙信息傳輸涉及不同的協(xié)議層，構成了藍牙協(xié)議棧。藍牙協(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)，藍牙主機控制器接口(Bluetooth Host Controller Interface，HCI)，藍牙應用層(Bluetooth Application Layer)等。
協(xié)議棧的不同層次負責管理射頻通信、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，以實現(xiàn)可靠的數(shù)據(jù)傳輸和設備之間的通信。
藍牙技術是一種全球通用的無線通訊標準，已經(jīng)應用到各行各業(yè)中，覆蓋了全世界96%以上的手機，在短距離內(nèi)可連接任何有關聯(lián)的設備，成為接入物聯(lián)網(wǎng)的主要技術之一。所謂藍牙(Bluetooth)技術，實際上是一種短距離無線通信技術。
說得通俗一點，就是藍牙技術使得現(xiàn)代一些輕易攜帶的移動通信設備和電腦設備，不必借助電纜就能聯(lián)網(wǎng)，其實際應用范圍還可以拓展到各種家電產(chǎn)品、消費電子產(chǎn)品和汽車等信息家電，組成一個巨大的無線通信網(wǎng)絡。
“藍牙”這名稱來自10世紀的丹麥國王哈拉爾德(Harald Gormsson)的外號。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。由于他喜歡吃藍莓，牙齒常常被染成藍色，而獲得“藍牙”的綽號，當時藍莓因為顏色怪異的緣故被認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能統(tǒng)一標準而取名“藍牙”。
貝瑞藍牙系列產(chǎn)品
藍牙的工作原理
藍牙設備使用頻率為2.4GHz的無線電波連接手機和電腦。藍牙產(chǎn)品包含一塊小小的藍牙模塊以及支持連接的藍牙無線電和軟件。當兩臺藍牙設備想要相互交流時，它們需要進行配對。藍牙設備之間的通信在短程的臨時網(wǎng)絡(指設備使用藍牙技術連接而成的網(wǎng)絡)中進行。這種網(wǎng)絡可容納多臺藍牙設備進行連接。當網(wǎng)絡環(huán)境創(chuàng)建成功，一臺設備作為主設備，而所有其它設備作為從設備。這種經(jīng)過配對后臨時建立的網(wǎng)絡在藍牙設備加入和離開無線電短程傳感時將會動態(tài)、自動的重新建立聯(lián)系。
藍牙技術的不同類別
藍牙技術依據(jù)核心規(guī)格的不同可分為多個類別。目前最常見的是藍牙BR/EDR(即基本速率/增強數(shù)據(jù)率)和低功耗藍牙(BLE)技術
藍牙BR/EDR技術——建立相對短程、持續(xù)的無線連接，為播放音頻流等用例的理想之選;
低功耗藍牙技術(BLE)——允許快速進行相對遠程的無線連接，為不需持續(xù)連接且所需電池壽命長的物聯(lián)網(wǎng)(loT)應用的理想技術選擇;
藍牙技術的應用分別有哪些?
藍牙BR/EDR主要應用在藍牙2.0/2.1版，一般用于揚聲器和耳機等產(chǎn)品;而低功耗藍牙技術主要應用在藍牙4.0/4.1/4.2版。比如，低功耗藍牙技術可將門鎖、燈、電視、玩具、汽車電子、醫(yī)療設備、運動器材等等幾乎能想到的所有東西都能與藍牙連接起來。
作為一項歷久彌新的技術，基于移動平臺的藍牙應用為整個無線市場帶來了實用便捷的巨大優(yōu)勢，藍牙依然保持著強大的生命力和競爭力，讓更多人了解和熟悉藍牙的妙處，未來藍牙技術的應用必將隨著市場的需求和研發(fā)人員的創(chuàng)意設計，拓展更多的方向。
首先，有一個藍牙音訊發(fā)送器，稱為音訊源，通常是手機或電腦。接下來，需要一個藍牙音訊接收器，如耳機或揚聲器。
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)浇邮掌魉璧膸挕Ｎ覀兛梢詫捯暈榻煌ǜ咚俟返膶挾龋瑢n案大小視為車流量。當車流量超過高速公路的負荷范圍，就會發(fā)生交通堵塞，行駛變得緩慢而不穩(wěn)定。
藍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，通過藍牙簡單地傳送這些原始檔案，帶寬將被消耗掉，超出了藍牙連接的處理能力。音訊將開始停頓，影響整體連線品質(zhì)。
這時候就是編碼和解碼派上用場的地方。
編碼和解碼
為了縮小音訊檔案的大小，藍牙發(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)母袷健Ｍ瑫r，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)還原度的同時縮小檔案大小并非易事，通過心理聲學研究和分析，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。
每個藍牙音訊轉(zhuǎn)碼器都有其自己獨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，這會影響藍牙音訊的質(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，我們需要認識并理解一些基本的音頻術語。
基本音訊術語
閱讀有關藍牙轉(zhuǎn)碼器的文章和規(guī)格時，會有一些術語會反復出現(xiàn)，讓我們先討論這些。
如果你對數(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。
采樣率(Sample Rate)
使用脈沖編碼調(diào)制(PCM)存儲音訊信號。為了準確地擷取、存儲和再現(xiàn)信號，以特定速率(以赫茲(Hz)為單位的采樣速率)對輸入信號進行快照或采樣。
為了再現(xiàn)音樂信號的全部頻譜，使用的最小采樣率為44,100Hz或44.1kHz。每秒將采集44,100個樣本。有些甚至使用48kHz、96kHz或是192kHz等更高的采樣率。對于大多數(shù)消費者來說，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確再現(xiàn)高達22050Hz的頻率，剛好超過人類的聽力極限。當不講求音質(zhì)的時候，例如語音，可以使用較低的速率。
位元深度(Bit Depth)
常見跟音樂有關的位深度為16位元和24位元，雖然采樣率與準確捕獲頻率有關，但位深度與動態(tài)范圍有關。動態(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上使用的深度標準。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)從一個點傳輸?shù)搅硪稽c的速度，以每秒位元數(shù)(bps)、每秒千位元(kbps)或每秒兆位元(Mbps)進行度量。同時，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?br />
[導讀]藍牙使用射頻無線技術在2.4 GHz頻段進行通信。它采用了頻分復用(Frequency Hopping Spread Spectrum，F(xiàn)HSS)技術，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。
藍牙傳輸原理：
藍牙使用射頻無線技術在2.4 GHz頻段進行通信。它采用了頻分復用(Frequency Hopping Spread Spectrum，F(xiàn)HSS)技術，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。藍牙還使用短距離通信技術，通常在10米以內(nèi)，而在某些藍牙設備上，可達到更遠的距離。
藍牙傳輸方式：
藍牙可以以兩種不同的方式進行數(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?br />
增加數(shù)據(jù)速率(EDR)：為了滿足更高帶寬要求的應用，藍牙引入了增加數(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，最高可達到3 Mbps以上，具體速率取決于設備的支持能力和配置。
藍牙協(xié)議棧：
藍牙信息傳輸涉及不同的協(xié)議層，構成了藍牙協(xié)議棧。藍牙協(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)，藍牙主機控制器接口(Bluetooth Host Controller Interface，HCI)，藍牙應用層(Bluetooth Application Layer)等。
協(xié)議棧的不同層次負責管理射頻通信、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，以實現(xiàn)可靠的數(shù)據(jù)傳輸和設備之間的通信。
藍牙技術是一種全球通用的無線通訊標準，已經(jīng)應用到各行各業(yè)中，覆蓋了全世界96%以上的手機，在短距離內(nèi)可連接任何有關聯(lián)的設備，成為接入物聯(lián)網(wǎng)的主要技術之一。所謂藍牙(Bluetooth)技術，實際上是一種短距離無線通信技術。
說得通俗一點，就是藍牙技術使得現(xiàn)代一些輕易攜帶的移動通信設備和電腦設備，不必借助電纜就能聯(lián)網(wǎng)，其實際應用范圍還可以拓展到各種家電產(chǎn)品、消費電子產(chǎn)品和汽車等信息家電，組成一個巨大的無線通信網(wǎng)絡。
“藍牙”這名稱來自10世紀的丹麥國王哈拉爾德(Harald Gormsson)的外號。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。由于他喜歡吃藍莓，牙齒常常被染成藍色，而獲得“藍牙”的綽號，當時藍莓因為顏色怪異的緣故被認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能統(tǒng)一標準而取名“藍牙”。
貝瑞藍牙系列產(chǎn)品
藍牙的工作原理
藍牙設備使用頻率為2.4GHz的無線電波連接手機和電腦。藍牙產(chǎn)品包含一塊小小的藍牙模塊以及支持連接的藍牙無線電和軟件。當兩臺藍牙設備想要相互交流時，它們需要進行配對。藍牙設備之間的通信在短程的臨時網(wǎng)絡(指設備使用藍牙技術連接而成的網(wǎng)絡)中進行。這種網(wǎng)絡可容納多臺藍牙設備進行連接。當網(wǎng)絡環(huán)境創(chuàng)建成功，一臺設備作為主設備，而所有其它設備作為從設備。這種經(jīng)過配對后臨時建立的網(wǎng)絡在藍牙設備加入和離開無線電短程傳感時將會動態(tài)、自動的重新建立聯(lián)系。
藍牙技術的不同類別
藍牙技術依據(jù)核心規(guī)格的不同可分為多個類別。目前最常見的是藍牙BR/EDR(即基本速率/增強數(shù)據(jù)率)和低功耗藍牙(BLE)技術
藍牙BR/EDR技術——建立相對短程、持續(xù)的無線連接，為播放音頻流等用例的理想之選;
低功耗藍牙技術(BLE)——允許快速進行相對遠程的無線連接，為不需持續(xù)連接且所需電池壽命長的物聯(lián)網(wǎng)(loT)應用的理想技術選擇;
藍牙技術的應用分別有哪些?
藍牙BR/EDR主要應用在藍牙2.0/2.1版，一般用于揚聲器和耳機等產(chǎn)品;而低功耗藍牙技術主要應用在藍牙4.0/4.1/4.2版。比如，低功耗藍牙技術可將門鎖、燈、電視、玩具、汽車電子、醫(yī)療設備、運動器材等等幾乎能想到的所有東西都能與藍牙連接起來。
作為一項歷久彌新的技術，基于移動平臺的藍牙應用為整個無線市場帶來了實用便捷的巨大優(yōu)勢，藍牙依然保持著強大的生命力和競爭力，讓更多人了解和熟悉藍牙的妙處，未來藍牙技術的應用必將隨著市場的需求和研發(fā)人員的創(chuàng)意設計，拓展更多的方向。
首先，有一個藍牙音訊發(fā)送器，稱為音訊源，通常是手機或電腦。接下來，需要一個藍牙音訊接收器，如耳機或揚聲器。
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)浇邮掌魉璧膸挕Ｎ覀兛梢詫捯暈榻煌ǜ咚俟返膶挾龋瑢n案大小視為車流量。當車流量超過高速公路的負荷范圍，就會發(fā)生交通堵塞，行駛變得緩慢而不穩(wěn)定。
藍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，通過藍牙簡單地傳送這些原始檔案，帶寬將被消耗掉，超出了藍牙連接的處理能力。音訊將開始停頓，影響整體連線品質(zhì)。
這時候就是編碼和解碼派上用場的地方。
編碼和解碼
為了縮小音訊檔案的大小，藍牙發(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)母袷健Ｍ瑫r，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)還原度的同時縮小檔案大小并非易事，通過心理聲學研究和分析，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。
每個藍牙音訊轉(zhuǎn)碼器都有其自己獨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，這會影響藍牙音訊的質(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，我們需要認識并理解一些基本的音頻術語。
基本音訊術語
閱讀有關藍牙轉(zhuǎn)碼器的文章和規(guī)格時，會有一些術語會反復出現(xiàn)，讓我們先討論這些。
如果你對數(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。
采樣率(Sample Rate)
使用脈沖編碼調(diào)制(PCM)存儲音訊信號。為了準確地擷取、存儲和再現(xiàn)信號，以特定速率(以赫茲(Hz)為單位的采樣速率)對輸入信號進行快照或采樣。
為了再現(xiàn)音樂信號的全部頻譜，使用的最小采樣率為44,100Hz或44.1kHz。每秒將采集44,100個樣本。有些甚至使用48kHz、96kHz或是192kHz等更高的采樣率。對于大多數(shù)消費者來說，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確再現(xiàn)高達22050Hz的頻率，剛好超過人類的聽力極限。當不講求音質(zhì)的時候，例如語音，可以使用較低的速率。
位元深度(Bit Depth)
常見跟音樂有關的位深度為16位元和24位元，雖然采樣率與準確捕獲頻率有關，但位深度與動態(tài)范圍有關。動態(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上使用的深度標準。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)從一個點傳輸?shù)搅硪稽c的速度，以每秒位元數(shù)(bps)、每秒千位元(kbps)或每秒兆位元(Mbps)進行度量。同時，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?br />
- 上一篇：沒有啦
- 下一篇：電動進程加速推動車載電機升級 2023/12/24
