藍牙技術(shù)使用的無(wú)線(xiàn)電頻譜

1 藍芽技術(shù)可用的頻譜資源
1.1 無(wú)線(xiàn)電頻譜資源是有限的自然資源
無(wú)線(xiàn)電頻譜資源是非常寶貴的有限的自然資源。電磁波的頻譜包括紅外線(xiàn)、可見(jiàn)光、Ｘ射線(xiàn)，其范圍是相當寬的。紅外線(xiàn)只能用作非常短距離的傳輸媒介，它只適合用于近距離點(diǎn)對點(diǎn)工作；而作為無(wú)線(xiàn)電通信使用的無(wú)線(xiàn)電頻率資源，國際電聯(lián)定義是在3000ＧＨｚ以下的電磁頻譜，即無(wú)線(xiàn)電磁波的頻譜。3000ＧＨｚ以上電磁頻譜的電信系統目前還在研究探索之中，但它最大不能超過(guò)可見(jiàn)光的范圍。由于受到頻率劃分使用政策、技術(shù)和可提供能夠操作使用的無(wú)線(xiàn)電設備等方面的限制，ＩＴＵ當前只劃分了9ｋＨｚ ～400ＧＨｚ范圍，分為12個(gè)頻段，而目前實(shí)用的較高頻段只是在幾十ＧＨｚ。由于電波的傳播特性所限制，傳播損耗小且適合移動(dòng)業(yè)務(wù)的頻段一般只能在3 ＧＨｚ以下。此外，盡管人們可以通過(guò)頻率、時(shí)間、空間這三維相互關(guān)聯(lián)的要素進(jìn)行頻率的多次復用適配來(lái)提高頻率利用率，但就某一頻率或頻段而言，在一定的區域、一定的時(shí)間、一定的條件之下，它又是有限的。
1.2 藍芽技術(shù)可用的頻段
藍芽可以使用專(zhuān)用或共用兩類(lèi)頻段，但是由于使用專(zhuān)用頻段需要占用較寬的頻帶，而且適合家庭和辦公環(huán)境的無(wú)線(xiàn)電頻段一般在幾ＧＨｚ以下，而幾ＧＨｚ以下的各類(lèi)無(wú)線(xiàn)電業(yè)務(wù)已經(jīng)十分擁擠，因此劃分專(zhuān)用頻段給藍牙技術(shù)是非常困難的，尤其是藍芽技術(shù)使用的頻段還打算在全球通用，這恐怕是難上加難。采用共用頻段還是有希望的，藍芽技術(shù)采用的是跳頻擴譜技術(shù)（ＦＨＳＳ），其抗干擾能力很強，所發(fā)射的功率為ｍＷ級，屬于微功率而不致對其他系統產(chǎn)生有害干擾，也不要求專(zhuān)門(mén)特殊的保護，因此使用與工、科、醫設備（ＩＳＭ）相同的頻段共用是比較可行的方案。
藍芽技術(shù)使用與ＩＳＭ相同的頻段屬于共用頻段，存在干擾問(wèn)題。
國際電聯(lián)（ＩＴＵ）為ＩＳＭ設備專(zhuān)門(mén)劃分了專(zhuān)用頻段或與其他無(wú)線(xiàn)電業(yè)務(wù)共用的頻段，見(jiàn)表1。

由表1中可見(jiàn)，ＩＴＵ劃分給ＩＳＭ設備的頻段中，400ＭＨｚ以下各頻段的頻帶都很窄，有的只有14ＭＨｚ的帶寬；400ＭＨｚ和900ＭＨｚ的ＩＳＭ頻段是分別劃分給1區和2區使用的頻段；24ＧＨｚ以上的ＩＳＭ頻段是近些年來(lái)劃分的，使用較少，不適合移動(dòng)通信使用。因此，只有2.4ＧＨｚ和5.8ＧＨｚ是當前藍芽技術(shù)與其共用可以考慮的范圍。由于傳播衰減量是隨頻率的平方率而增加的，因此從傳播條件來(lái)看，2.4ＧＨｚ更具優(yōu)越性，藍芽技術(shù)優(yōu)先選擇開(kāi)發(fā)利用該頻段是合理的。但是2.4ＧＨｚ頻段上現有的各類(lèi)無(wú)線(xiàn)電業(yè)務(wù)和ＩＳＭ設備已使用多年，電磁環(huán)境不是很理想，因而有的國家在研究2.4ＧＨｚ的同時(shí)，也在研究開(kāi)發(fā)5.8ＧＨｚ的無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)技術(shù)（ＷＬＡＮ）。
1.3 國際、國內關(guān)于2.4ＧＨｚ頻段的ＩＳＭ頻率劃分
ＩＴＵ和中國關(guān)于2.4ＧＨｚ頻段的劃分情況見(jiàn)表2。從表1和表2中可以看出，劃分給ＩＳＭ設備使用的頻段，全球是統一的，而劃分給一些無(wú)線(xiàn)電業(yè)務(wù)使用時(shí)又分3個(gè)大區：第1區包括歐洲、非洲和部分亞洲國家；第2區包括南、北美洲；第3區包括大部分亞洲國家和大洋州，我國屬于第3區。它們之間又有著(zhù)明顯差異。

藍芽技術(shù)設想是使用全球統一的頻段、統一的通信制式和技術(shù)規范，這樣便于互操作，降低制造成本，但是可能會(huì )存在兩個(gè)問(wèn)題：一是根據ＩＴＵ的規則規定，運行在該頻段的無(wú)線(xiàn)電業(yè)務(wù)“必須承受這些（ＩＳＭ）應用可能產(chǎn)生的有害干擾”；二是必須協(xié)調各國主管部門(mén)，都要把此頻段全部用于藍芽技術(shù)。前一個(gè)是技術(shù)上要解決的問(wèn)題，已決定采用抗干擾很強的ＦＨＳＳ技術(shù)；后一個(gè)問(wèn)題正在協(xié)調之中， 法國、西班牙和日本現已把原占用22信道的頻譜統一改為相同的標準。
2 使用2.4ＧＨｚ頻段的干擾問(wèn)題
2.1 我國2.4ＧＨｚ頻段的應用狀況
（1）現有業(yè)務(wù)
無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)，主要用于室內無(wú)線(xiàn)方式的計算機局域網(wǎng)通信；擴譜通信系統，主要用于短距離點(diǎn)對點(diǎn)和點(diǎn)對多點(diǎn)（10～20ｋｍ）的通信；ＩＳＭ設備，如家用微波爐等設備。
（2）通信設備
主要是直接序列擴譜系統（ＤＳＳＳ）和ＦＨＳＳ通信系統，發(fā)射功率一般均符合國家規定。但天線(xiàn)的制式、結構及增益指標差異很大，設備的頻率配置、調制方式、信道間隔和保護帶等均不統一。
（3）干擾狀況
經(jīng)常發(fā)生干擾的申訴。
（4）管理方式
其中擴譜通信系統設備須經(jīng)國家進(jìn)行認證。國際上大多數國家對2.4ＧＨｚ的ＩＳＭ頻段管理通常都是免發(fā)無(wú)線(xiàn)電臺執照的，但對設備技術(shù)規范中的發(fā)射功率和有效發(fā)射功率都有嚴格規定并對出廠(chǎng)設備進(jìn)行認真監督?？紤]到我國的國情，對該頻段內正式開(kāi)放無(wú)線(xiàn)電業(yè)務(wù)的電臺（計算機局域網(wǎng)和ＩＳＭ設備等除外），在安裝使用時(shí)均需辦理無(wú)線(xiàn)電臺執照，然后才能正常操作使用。
2.2 干擾的來(lái)源
藍芽技術(shù)采用2.4ＧＨｚ頻段時(shí)，可能存在來(lái)自系統內部的干擾、藍芽與其他通信系統之間的干擾和來(lái)自ＩＳＭ設備的干擾。其中，藍芽系統內部的干擾應在設計系統設備時(shí)予以仔細考慮。
藍芽與其他通信系統的干擾，除在安排無(wú)線(xiàn)電業(yè)務(wù)進(jìn)行電臺頻率指配時(shí)需要考慮外，還應特別注意研究使用同一頻譜的ＷＬＡＮ系統（見(jiàn)表3）之間的干擾問(wèn)題。為降低此類(lèi)有害干擾，目前有的國家正在研究自適應跳頻方式或把跳頻的頻點(diǎn)數減少為26個(gè)等技術(shù)方案。應當指出，將無(wú)線(xiàn)載波數由79個(gè)減少為26個(gè)，雖不會(huì )降低數據傳輸速率，但是這有可能降低系統的綜合抗干擾能力。

ＩＳＭ設備工作時(shí)產(chǎn)生的電磁輻射是藍芽系統的重要干擾源，因此必須重視和注意研究它們的電磁輻射機理和對通信的干擾問(wèn)題。工作在2400～2500ＭＨｚ頻段，對藍芽技術(shù)影響較大的典型ＩＳＭ設備主要是數量相當大的家用微波爐和商用微波爐。據統計，近10多年來(lái)，全球現有家用微波爐總數超過(guò)2億臺。這種微波爐大多采用單磁控管，功率為600～800Ｗ，工作時(shí)發(fā)射連續波，各不同廠(chǎng)家的產(chǎn)品雖有些差異，但中心頻率都在2450～2460ＭＨｚ之間。據研究分析，家用微波爐的輻射頻譜很寬，中心頻率處輻射最強，逐漸向兩側遞減， 等效全向輻射功率（ＥＩＲＰ）大約為＋16ｄＢｍ～＋33ｄＢｍ。有人做過(guò)實(shí)驗，過(guò)于靠近（如1ｍ）微波爐的藍芽系統的誤碼率（ＢＥＲ）會(huì )大大增加。
3 結束語(yǔ)
藍芽技術(shù)是一項應用極為廣泛的高新技術(shù)，它的創(chuàng )意對滿(mǎn)足人們獲取信息的需求和促進(jìn)信息化發(fā)展將會(huì )有很大影響。國家要在政策上包括技術(shù)發(fā)展政策上給予支持和指導，加速研發(fā)和試驗推廣工作。我國的市場(chǎng)和應用潛力巨大，應予以重視。尤其是該技術(shù)采用全球統一頻段和統一技術(shù)標準，設備價(jià)格低，這在先進(jìn)的第三代移動(dòng)通信技術(shù)中都暫時(shí)難以達到，因此，藍芽技術(shù)將擴展第三代移動(dòng)通信的能力，從而直接影響3Ｇ業(yè)務(wù)的運營(yíng)與操作。
藍芽技術(shù)確定優(yōu)先選用與ＩＳＭ設備的2.4ＧＨｚ頻段共用是合適的。該技術(shù)采用跳頻速率較高、抗干擾性好的ＦＨＳＳ技術(shù)，能夠保證通信服務(wù)質(zhì)量，頻譜利用率較高。但在此頻段內，我國現用設備種類(lèi)和制式繁多，相互干擾嚴重，需要加大該頻段內現用無(wú)線(xiàn)電系統和非無(wú)線(xiàn)電設備的監管力度。