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蓝牙基带IP核研究与设计

作　者: 崔承毅
导　师: 刘军民
学　校: 大连理工大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 蓝牙 IP 基带加密鉴权
分类号: TN925
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
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内容摘要

蓝牙技术是一种低成本、低功耗、短距离的无线连接技术。蓝牙技术可以很方便地实现各种计算机与通信设备之间的互连。它支持点到点、点到多点的语音、数据业务。蓝牙技术有着十分广泛的应用前景，掌握蓝牙技术具有非常重要的意义。蓝牙的硬件开发是掌握蓝牙核心技术的关键。基带处理器完成蓝牙通信系统的底层数据处理和链接控制，是蓝牙硬件结构中重要组成部分之一，它的开发对于蓝牙硬件开发尤为重要。 IP技术是可以加快集成电路设计的一项新技术，具有可复用性及可移植性等特点，利用IP技术可以加快蓝牙硬件的设计与开发。本文在对蓝牙通信系统进行简介的基础上，详细介绍了蓝牙系统的硬件结构，指出了蓝牙硬件开发的重点和难点，及利用IP技术设计开发蓝牙硬件的优势，并详细介绍了IP开发的原则和设计流程；在对基带处理器的系统结构进行详细分析的基础上，根据IP设计的原则，提出了基带处理器设计的硬件模块划分，给出了一种基带处理器的设计解决方案。文章以蓝牙规范1.1为标准，详细分析了蓝牙基带协议栈的具体内容，在此基础上，对基带数据处理部分的纠错、检错、扰码、蓝牙时钟、接收相关器等进行了设计；实现了对蓝牙基带的跳频选择内核的模块设计；对蓝牙安全体系的各种算法进行了综合研究，设计实现了蓝牙基带安全系统，包括加密与鉴权算法。文章利用有限状态机的理论，详细介绍了各个部分的设计方法。功能仿真结果表明，模块实现了蓝牙基带的数据处理功能。最后文章对蓝牙基带处理器的进一步设计提出了设想，并对蓝牙的应用前景及未来发展进行了展望。

全文目录

0 引言  7-9
1 蓝牙通信系统概述  9-15
  1.1 蓝牙技术简介  9-11
  1.2 蓝牙基带工作原理  11-12
  1.3 蓝牙硬件结构  12-15
    1.3.1 蓝牙硬件组成  12-13
    1.3.2 蓝牙硬件设计目标和挑战  13-15
2 IP技术及蓝牙硬件系统划分  15-21
  2.1 IP技术简介  15-18
    2.1.1 IP核的分类  15
    2.1.2 IP设计流程  15-16
    2.1.3 IP设计原则  16-18
  2.2 基于IP技术的蓝牙基带模块划分  18-21
    2.2.1 蓝牙基带模块划分  18
    2.2.2 基带控制器数据处理过程  18-21
3 基带关键技术及模块设计实现  21-31
  3.1 数据加噪  21-22
  3.2 差错控制  22-24
    3.2.1 2／3FEC编码  22-23
    3.2.2 1／3FEC编码  23
    3.2.3 FEC模块设计  23-24
  3.3 错误校验  24-27
    3.3.1 HEC校验  24-26
    3.3.2 CRC校验  26-27
  3.4 接收相关器  27-29
  3.5 蓝牙时钟  29-31
    3.5.1 蓝牙时钟原理  29-30
    3.5.2 蓝牙时钟模块设计  30-31
4 蓝牙系统的跳频内核设计  31-44
  4.1 蓝牙跳频技术简介  31
  4.2 蓝牙系统的跳频算法  31-34
    4.2.1 蓝牙跳频算法选择方案  31-32
    4.2.2 蓝牙系统的跳频选择算法  32-34
  4.3 79跳蓝牙跳频内核的设计实现  34-42
    4.3.1 跳频内核结构设计  34-36
    4.3.2 跳频内核设计中的关键技术  36-38
    4.3.3 跳频模式及仿真结果  38-42
  4.4 自适应跳频技术简介  42-44
    4.4.1 自适应跳频系统结构  42-43
    4.4.2 信道划分方法  43-44
5 蓝牙基带安全设计  44-73
  5.1 蓝牙安全系统结构  44-45
    5.1.1 蓝牙鉴权方案  44-45
    5.1.2 蓝牙加密方案  45
  5.2 蓝牙加密算法的模块设计  45-53
    5.2.1 加密算法原理  45-48
    5.2.2 E0算法的设计实现  48-53
  5.3 E1／E3算法研究与设计  53-64
    5.3.1 函数Ar和Ar  53-55
    5.3.2 鉴权算法E1  55-57
    5.3.3 加密密钥产生函数E3  57
    5.3.4 E1／E3算法模块设计  57-64
      5.3.4.1 Ar函数的设计实现  57-61
      5.3.4.2 E1／E3模块的结构设计  61-62
      5.3.4.3 E1／E3模块设计中的关键技术  62-64
  5.4 E2算法的模块设计  64-73
    5.4.1 E2算法原理  64-65
    5.4.2 E2算法模块设计  65-73
6 结束语  73-74
参考文献  74-77
致谢  77-79

蓝牙基带IP核研究与设计

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