1 蓝牙电话系统

1.1 系统结构

蓝牙电话系统的网络结构如图 1 所示：

图 1 网络结构

    当蓝牙GSM双模手机在进入蓝牙PSTN语音接入点的信号覆盖范围后，即自动通过接入点在PSTN网络上登记，这样用户的话务就被转移到PSTN网络，使用时只需缴纳固定电话费；蓝牙PSTN语音接入点具有小型交换机的功能，可同时为多个蓝牙手机提供类似的服务。

1.2 系统特点

    从技术上看，可以以基站的形式大量铺设蓝牙PSTN接入点。在单位范围内，一个小灵通基站相当于数十个蓝牙PSTN接入点，使得在单位范围内，蓝牙PSTN接入点的铺设的密度增大，从而形成一个微蜂窝网络。 它又分为中小功率微蜂窝和大功率微蜂窝，小功率微蜂窝多用于覆盖盲区。而采用重叠覆盖技术的500mw大功率微蜂窝基站，使得蓝牙传输距离短的不利情况得到了改善，小区范围扩大，同道干扰减小，切换减少，移动速度更快。由于采用了微蜂窝技术，使得接入点更多，空分复用更高，带宽更宽，因而很好地解决了网络中的拥塞问题。

    从商业的角度来看，采用蓝牙接入方式，成本更低。如果大量使用，一个蓝牙基站的价格大约是小灵通基站的百分之一至千分之一左右，专用蓝牙手机的价格大约是普通手机的十分之一左右。因而可以大量普及和使用，用户会因此而得到更多的方便和实惠，网络运营商可以提高其收益。

    从提供的业务来看，蓝牙电话系统除了提供最基本的语音服务以外，还可以提供大量的增值业务。它包括短消息、盲区呼、双振铃、区域限制服务、彩铃等等。

2 系统容量

2.1 目前的问题

    蓝牙技术可以提供点到点的连接或点到多点的连接。在一个蓝牙微微网中，一个蓝牙主设备最多支持3条同步面向连接（SCO）链路，而一个从设备可以支持3条来自于同一主设备的SCO链路或来自不同主设备的2条SCO链路。

    目前，蓝牙PSTN接入点所能支持的用户数与蓝牙PSTN接入点中的蓝牙模块数目是相关联的，也就是说，如果蓝牙PSTN接入点中只有一个蓝牙模块，则在它所能覆盖的范围内就只能接入一路语音信号。因而如果我们为了增加在一个蓝牙PSTN接入点下面的用户数，则就必须增加接入点处的模块数目。但是，在同一接入点采用多蓝牙模块带来的问题是：由于蓝牙模块工作在同一频段，它们之间肯定会引起干扰，模块数目越多，则干扰越大。因而，绝对地增加接入点中的蓝牙模块数目并不是解决问题的最有效方法。

2.2 问题的解决

    由于在同一接入点中不能过多地增加蓝牙模块的数目，因而，在我们的设计中，我们考虑在一个蓝牙模块的基础上来增加接入的用户数。我们分别从硬件和软件方面对我们现有的蓝牙PSTN接入点进行了改进，最终从一个蓝牙模块只能接收一路语音信号增加到三路语音信号，取得了较好的效果。

2.2.1 硬件的设计

    蓝牙PSTN语音接入点的硬件系统的框图如图 2 所示。整个接入点主要由接入点控制模块、电话线路接口模块和蓝牙收发模块组成。

图 2 蓝牙 PSTN 接入点硬件原理图

    接入点控制模块是整个接入点软件的运行平台，在我们的设计中，我们选用了三星公司的SC2410处理器，它集成了蓝牙CTP应用协议栈、内部电话应用协议栈以及管理程序，并且有外扩的RAM和ROM，用于处理汉字字库和其它的一些功能。

    电话线路接口模块是接入点和PSTN的接口。它包括电话线路接口芯片、DTMF收发电路和FSK收发电路所组成。电话线路接口芯片选用菲利普公司的TEA1062，它是一个两线——四线语音分离器，把双工信号分离成两个单工信号。同时，它把电话线上送来的模拟信号放大后发送到蓝牙收到模块的PCM编码器；也把PCM编解码器送来的语音信号放大后，放到电话线上传输。另外，它还提供消侧音、自动增益控制功能。接入点还需具备转发来电显示功能，我们用HT9170D和HT9032C分别接收DTMF及FSK来电显示信息。接入点向PSTN交换机拨号和普通电话一样，采用DTMF信号，同时也可以用DTMF信号向PSTN交换机发送一些信令信息。DTMF的发送用HT9200A芯片。

    蓝牙收发模块主要包括蓝牙模块、CPLD和PCM编解码器，它通过UART/USB和接入点控制模块相连。

    蓝牙模块主要实现蓝牙HCI层以下的协议，并且提供符合蓝牙规范的空中接口。在本设计中，我们采用CSR的BlueCore02芯片。其PCM接口如图2所示，它共有四个语音通道，但目前它只支持三个语音通道。

其中图a）是芯片作为主设备，图b）是芯片作为从设备。这里我们只讨论芯片作为主设备的情况。

    如果在蓝牙收发模块中，没有添加CPLD器件，则BlueCore02将把PCM语音信号直接输出到PCM编解码器。如果BlueCore02输出了三路通道的语音信号，当同步信号到来时，PCM编解码器只能识别出紧跟在同步信号后的第一通道的语音信号（图3中前8bits数据）。

 

图 3 PCM帧同步图

    当蓝牙收发模块中添加上PCLD器件后，它就在PCM编解码器之前，对输入的语音信号进行分离。当同步信号到来时，首先识别出紧跟在同步信号后的第一通道的语音信号，接着，使同步信号后移，识别出第二通道的语音信号，再接着后移，就可以把第三通道的语音信号给识别出来。CPLD后接三个PCM编解码器，经过PCM编解码解码，形成模拟信号，就可把这三路语音信号通过电话接口芯片发送到电话线上。这样，我们就从硬件上实现了三路语音信号的通信。

2.2.2 软件的实现

    除了从硬件方面实现之外，我们编写软件主要实现以下几点：

•  实现蓝牙规范的CTP（Cordless Telephone Profile）应用协议，使蓝牙手机能通过蓝牙PSTN接入点，作为固定电话进入固定电话网。

•  实现蓝牙规范的内部电话系统(Intercom Profile)应用协议栈，使得蓝牙PSTN无线接入点能够与网络中的各个蓝牙手机进行内部电话通信。

•  结合蓝牙的数据传输功能与网络电话的网络功能，使得计算机可以通过蓝牙的PSTN无线接入点无线上网。

•  充分考虑产品的通用性与兼容性，该蓝牙PSTN无线接入点不仅能够与各种符合蓝牙技术标准的蓝牙手机、蓝牙适配器互通，还能够与现有产品－蓝牙耳机实现互通。

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