蓝牙在现代生活中具有诸多应用，但究其根本，蓝牙的作用在于传输信号。对于蓝牙，我们日常接触较多的便是蓝牙耳机。那么，蓝牙耳机的原理是什么呢?本文中，小编将对蓝牙耳机的原理予以探讨。如果你对蓝牙耳机及其原理具有兴趣，不妨继续往下阅读哦。

蓝牙作为一种新的短距离无线通信技术在当今社会的使用是越来越高了，其中最为常见的就是蓝牙耳机。在蓝牙Head Set 模型中首先需要明确两个角色: 一个是A G(A udio Gateway) , 它充当音频网关, 既可以作为音频输入也可以作为音频输出; 另一个是HS (Head Set) , 即蓝牙耳机, 它是一个作为蓝牙远端音频输入与输出的设备, 并且提供了一些远端控制方式。

一、蓝牙系统的功能模块

蓝牙系统的基本功能模块如下图所示。它的功能模块包括天线单元、链路控制器、链路管理、软件功能。

1.无线技术规范

蓝牙天线属于微带天线, 蓝牙无线接口是基于常规无线发射功率0 dBm 设计的, 符合美国联通讯委员会(FCC) 的ISM 频段的规定。扩展频谱技术的应用使得功率可增至100 dBm, 可满足不同国家的需要。在日本、西班牙、法国, 由于当地规定的频段相对较窄, 可用内部软件转换实现。

2.基带技术规范

基带描述了设备的数字信号处理部分, 即蓝牙链路控制器, 它完成基带协议和其它底层的链路规程。主要包括以下几个方面:

(1) 网络连接的建立

(2) 链路类型和分组类型

链路类型决定了哪种分组模式能在特定的链路上使用, 蓝牙基带技术支持2 种链路类型: 即同步面向连接类型SCO (主要用于语音) 和异步非连接类型ACL (主要用于分组数据)。

(3) 纠错

基带控制器采用3 种纠错方式: 1ö3 速率前向纠错编码(FEC) , 2ö3 速率前向纠错编码(FEC) , 对数据的自动请求重传(ACL )。

(4) 鉴权和加密

蓝牙基带部分在物理层为用户提供保护和信息保密机制。鉴权基于“请求响应”运算法则。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, 比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。

二、Head Set 应用模型的协议栈结构

蓝牙的协议栈采用分层结构, 如下图所示。

各层功能简要介绍如下:

基带(baseband) 是蓝牙的物理层, 主要负责物理信道的编解码, 底层的定时控制, 以及在单个数据包传送期间的链路管理等业务, 在原始的荷载数据上增加地址域和控制域, 并进行错误检测或纠正。

LC (L ink Cont ro l) 层负责在一批数据包传送期间, 响应上层LM 命令(如执行建立数据包的传输链路, 维持链路等功能的LM 命令)。

LM (L inkM anager) 层是蓝牙协议栈的链路管理层协议, 它负责将上层HC I 命令翻译成基带能接受的操作, 建立ACL (数据) 和SCO (语音) 链接, 以及使蓝牙设备进入节能状态的工作模式等。

M E (M anagement Ent ity) 为管理实体, 它的功能是发现远端设备并且与它们建立连接, 为需要管理蓝牙微微网的应用层和其它系统层提供接口A P I。

SE (SecurityM anager) 和M E 一起工作允许应用程序对鉴权和加密进行设置, 真正的鉴权和加密是由硬件来实现的。

逻辑链路控制协议(L 2CA P) 采用了信道的概念在蓝牙设备不同应用之间建立不同的路径, 但它只支持ACL链路。主要功能是为高层应用层提供协议复用, 允许它们共享低层数据链路。并对超过低层支持的大数据包进行分组和重组操作, 同时提供了对上层服务的质量管理。

业务搜寻协议(SDP) 是极其重要的部分, 它提供了一种SDP 客户向SDP 服务器查询关于服务信息的方式。服务器维护一个服务记录列表, 服务记录列表描述与该服务器有关的服务特征。客户端可以通过发送一个SDP 请求从服务器记录中索取服务信息, 业务及业务特征, 并在查询之后建立两个或多个蓝牙设备间的连接。

RFCOMM 提供串口仿真, 蓝牙的低层负责提供无线的连接方式, 但在此之前已经存在很多传统的应用都是基于有线方式开发的, 蓝牙如果不能解决对传统协议的适配问题, 就很难成为一个广泛应用的标准。为此, 蓝牙制定了像RFCOMM 的适配协议来实现对传统应用的支持。

Head Set 控制层: 主要是实现Head Set 的P rofile 定义的功能, 例如对音频网关的M IC (麦克风) 的音量控制,对SPK (扬声器) 的音量控制, SCO 链接的建立与释放,以及音频转移等。

音频端口应用层: 是一些针对应用的功能, 耳机应用层必须实现的应用特征有:

(1) 接到A G 的呼叫时能建立音频链接, 通话结束后能断开音频链接。

(2) 能发起对远方的呼叫, 通话结束后同样能断开音频链接。

(3) 音频链接转移。

(4) 对远端A G 的音量控制。