藍牙射頻調變模式與測量

4.1 π／4-DQPSK和8DPSK的星座圖

針對2 Mb／s傳輸速率而定義的第一種EDR調變模式為π／4旋轉差分編碼四相移相鍵控(π／4-DQPSK)。將圖3左邊星狀圖看成是兩個(gè)彼此偏移45°的QPSK星狀圖的疊放，即相當于A(yíng)、B方式。每個(gè)符號時(shí)間的符號相位，是從兩個(gè)QPSK星狀圖中交替選擇而來(lái)，因此，后續符號的相位差是±π／4和±3π／4四個(gè)角度中的一個(gè)。星狀圖的4個(gè)資料點(diǎn)造就了每個(gè)符號攜帶二個(gè)位元的傳輸速率，即它的資料速率是GFSK調變模式的兩倍。

針對3 Mb／s傳輸而定義的第二種EDR調變模式為8相差分編碼移相鍵控(8DPSK)，它提高資料速率的關(guān)鍵在于為每個(gè)符號增加4個(gè)星狀圖資料點(diǎn)，全部8個(gè)星狀圖資料點(diǎn)可達到每個(gè)符號發(fā)射三個(gè)位元的傳輸速率，即資料速率是GFSK調變模式的三倍。如圖3右邊所示，A方式8DPSK。這種調變的優(yōu)點(diǎn)是能用非相干解調模式，缺點(diǎn)是星狀圖資料點(diǎn)間的距離較小對雜訊有較高的靈敏度。

4.2 頻帶利用率

頻譜效率ηB又稱(chēng)頻帶利用率，用來(lái)衡量通信系統的有效性。它定義為單位帶寬傳輸頻道上每秒可傳輸的比特數，單位是b／s／Hz。對于發(fā)送與接收系統的濾波器頻帶，取傳輸信道(含發(fā)送、接收濾波器)帶寬，即-20 dB帶寬。若傳輸信道的帶寬為B，數據傳輸率為R。則：

利用平方根升余弦(root-raised cosine)脈沖來(lái)提高頻帶利用率，是把升余弦濾波器分別放置在收發(fā)兩端，即將接收濾波器和發(fā)送濾波器設計(匹配)為平方根升余弦函數(升余弦函數的平方根)。若不考慮由信道引起的碼間串擾，兩個(gè)平方根升余弦函數相乘就得到升余弦形式的合成的系統傳輸函數(滾降系數α=0.5)。此時(shí)頻帶利用率：。

根據頻帶利用率的定義，將三種調變模式的ηB值計算在表1中。結果表明：采用多進(jìn)制數字調變模式，雖然提高了頻帶利用率，卻要犧牲信道帶寬和信噪比等。

5 藍牙信號實(shí)時(shí)頻譜測試

藍牙信號實(shí)質(zhì)上是一種數字射頻信號，其主要特征不僅表現為占用一定的頻帶，而且更重要的屬性是對頻率的時(shí)間控制(有時(shí)是微秒、有時(shí)是數秒、數分甚至更長(cháng))。由于傳統測試儀器無(wú)法描述信號頻率隨時(shí)間的變化特征，因此產(chǎn)生了能夠通過(guò)觸發(fā)、捕獲和分析來(lái)反映當前信號這種本質(zhì)特征的第三代無(wú)線(xiàn)信號分析儀――實(shí)時(shí)頻譜分析儀。

5.1 實(shí)時(shí)頻譜儀

隨著(zhù)數字射頻技術(shù)的發(fā)展，要求必須能捕獲并存儲一段時(shí)間的信號，并可反復回放，分析信號隨時(shí)間的變化。另外，隨著(zhù)頻譜利用率不斷提高，干擾將來(lái)自更臨近的頻點(diǎn)，甚至同一頻率，這要求頻譜測試技術(shù)在發(fā)現和捕獲能力上實(shí)現本質(zhì)性的突破。實(shí)時(shí)頻譜儀的核心是基于快速傅里葉(FFT)的儀表，可以實(shí)時(shí)捕獲各種瞬態(tài)信號，同時(shí)在時(shí)域、頻域及調制域對信號進(jìn)行全面分析，滿(mǎn)足現代數字射頻信號測試的需求，圖4所示為簡(jiǎn)化的實(shí)時(shí)頻譜儀結構圖。

使用實(shí)時(shí)頻譜儀實(shí)時(shí)采集無(wú)縫捕獲信號時(shí)，三個(gè)條件(樣點(diǎn)、幀和塊)描述了存儲的數據層級。時(shí)域采集的信號通過(guò)FFT變換轉變到頻域，當處理速度足夠快時(shí)就可以做到實(shí)時(shí)處理。數據層級的最低層是樣點(diǎn)，它代表著(zhù)離散的時(shí)域數據點(diǎn)。幀由整數個(gè)連續樣點(diǎn)組成，是可以應用快速傅里葉變換把時(shí)域數據轉換到頻域中的基本單位。在這一過(guò)程中，每個(gè)幀產(chǎn)生一個(gè)頻域頻譜。采集層級的最高層是塊，它由不同時(shí)間內無(wú)縫捕獲的許多相鄰幀組成，如圖5所示。塊長(cháng)度(也稱(chēng)為采集長(cháng)度)是一個(gè)連續采集表示的總時(shí)間。對塊內部的所有幀，每個(gè)采集在時(shí)間上都是無(wú)縫的，但在塊之間不是無(wú)縫的。