论文摘要
蓝牙技术作为一种短距离无线语音与数据通信的开放性全球规范,可以实现设备之间方便快捷的无线通信,并且蓝牙技术成本低、体积小、频段免费以及组网简单。蓝牙技术现在广泛应用于无线通信领域,包括语音通信、数据传输、Internet接入以及智能家居等。虽然蓝牙技术应用已经很广泛,但是并不代表其本身完美无缺,仍存在很多有待改善的地方。蓝牙技术在提出之初的目标就是全球通用、价格低廉以及结构紧凑,因此在很多层面上其本身采用的并不是最先进的技术,造成实际应用的过程中存在一些无法克服的问题。比如蓝牙协议当中采用的差错控制机制主要有1/3码率的前向纠错码、2/3码率的前向纠错码以及ARQ机制,在信道质量较差的情况下,抗干扰性能往往难以满足实际的应用需求。作为使用者,总是希望使用的产品具有较高的技术水平以及拥有完善的性能。蓝牙设备在传输数据时,来自上层应用的数据主要通过蓝牙逻辑链路控制与适配层（L2CAP）、HCI层、基带层以及射频层来完成数据的成功交互。为了保证数据在传输过程中的传输性能,协议在L2CAP与基带层都增加了差错控制机制,以保证数据的可靠传输。论文深入的研究了蓝牙数据传输的过程,具体分析存在的问题,然后进行针对性的改进,最终实现了蓝牙数据传输性能的提高。文章的创新工作主要包括两个方面:1.在基带层,主要针对蓝牙协议2.0+EDR的DH分组存在的问题进行了改进,提出了采用扩展戈莱编码与MSK调制方式相结合的差错控制机制,改进后的DH分组在信噪比较低的情况下,可以保持较高的吞吐量,提高了数据分组的抗干扰性能。2.在L2CAP层,主要针对于该层的重传机制存在的吞吐率低的问题,提出了采用SR+ST混合ARQ机制来完善L2CAP层的重传机制,通过仿真分析得出改进后的重传机制提高了数据传输的吞吐率,并且所需缓存空间有限,不会发生数据的溢出问题。文章共分为六章,章节安排如下:第1章绪论,主要介绍了蓝牙技术以及其应用领域与发展前景,并且针对于蓝牙数据差错控制机制的研究现状与存在的问题进行了系统的分析,最后给出了文章的研究内容以及结构安排。第2章蓝牙协议分析,主要介绍了蓝牙协议体系结构,包括协议规范和实际应用框架,然后分别从射频协议、核心协议以及非核心协议三部分对蓝牙协议进行了系统的分析。第3章蓝牙数据差错控制机制研究,首先详细介绍了差错控制技术,包括其实现的原理和基本形式,接着介绍了差错控制中使用的纠错编码,并针对于其中几种做了详细分析,最后分别从蓝牙基带层和逻辑链路控制与适配层（L2CAP）,着重分析了蓝牙数据差错控制机制实现形式以及存在的问题,为后面的研究奠定了基础。第4章蓝牙基带层差错控制改进算法,首先分析了蓝牙基带层DH分组传输性能方面存在的问题,接着详细分析了采用扩展戈莱编码后DH分组的分组传输性能以及采用MSK调制方式分组的误码率,在此基础之上提出了基于扩展戈莱编码与MSK调制方式的蓝牙数据差错控制改进方法,通过仿真分析得出改进后的蓝牙DH分组,具有较强的抗干扰性能,在信噪比较低的情况下仍能够保持较高的吞吐量。第5章蓝牙L2CAP层差错控制改进算法,首先提出了蓝牙L2CAP层重传机制存在的问题,接着分析研究了传统的ARQ机制存在的优缺点,在此基础之上选择采用SR+ST混合ARQ机制来改善蓝牙L2CAP层数据传输的吞吐率,通过仿真分析得出改进后的重传机制可以利用有限的缓存空间实现高效的数据重传。第6章全文总结与展望。对全文进行了总结,并指出了蓝牙数据传输方面进一步需要研究的内容以及有待解决的问题。