藍芽(Bluetooth)是針對無線個人網路(Wireless Personal Area Network, WPAN)所制定的一個開放式規格，主要為提供現有行動通訊產品與資訊產品...
藍芽(Bluetooth)是針對無線個人網路(Wireless Personal Area Network, WPAN)所制定的一個開放式規格，主要為提供現有行動通訊產品與資訊產品，在有限的範圍來傳輸聲音及資料，並免除了使用者對纜線使用的需求。
藍芽最初的構想就是定義出全球性短距離無線連接的規格，因為它被預期達到取代線纜、低價格且操作也必須是簡單和穩定的，這些要求對於藍芽技術來說非常具有挑戰性。藍芽的無線組件為使用展頻中跳頻的技術，並希望以極低的價格推出，而設計的重點則是為了在充滿干擾的ISM無線頻帶，提供超低功率、超低成本和最穩定的操作。
藍芽允許在裝置間能無縫隙的相互連線，例如電腦和個人數位秘書(PDA)或手機間將可以遠端共享及同步處理資料庫；手提式電腦可以連結身旁的行動電話來收發電子郵件；手機利用藍芽耳機通話。這些應用足以說明藍芽這個無線連接技術有助於資訊家電與通訊產品的蓬勃發展。在藍芽的規格上，先前的規格為1.1版，現在已更新至1.2版，相關的藍芽晶片商也都宣稱已推出支援1.2版的晶片。基本上，1.2版是向下相容於1.1版，使用者不需擔心新產品與舊產品間互通性(Interoperability)的問題。
藍芽系統使用的調變技術是兩階層移頻鍵控(2FSK)，此為數位調變形式，其調變方式為利用調變載波偏移兩個頻率來代表訊號的「1」與「0」，2階層的移頻鍵控其資料的每一位元即代表一個符碼。圖1為兩階層的移頻鍵控調變的例子，說明兩個不連續的頻率。不同於其他的數位調變形式，振幅與相位在其調變架構中並不是它最主要的考量。
藍芽的傳輸方式採用展頻技術中的跳頻，再搭配先前所提的FSK調變並使用分時雙工(Time Division Duplex，TDD)技術，其中主控者(Master)傳送在偶數時槽，而被動者(Slave)則傳送在奇數時槽。表1為藍芽射頻特性的規格。
藍芽傳送的封包中包含了一個存取碼(access code)，一個起始碼(header)與載送資料(payload)，如圖2所示。其中存取碼包含一個前文(preamble)、一個同步文字 (sync word)與一個隨選的結尾碼(optional trailer)，封包長度可能會延伸至1個、3個、5個時槽。起始碼包含藍芽裝置位址與封包的資訊，載送資料則是載送使用者的聲音或資料的資訊。
最新藍芽規格為1.2版，相較於前一版本，有幾個新增的功能：
今日藍芽裝置使用每秒1600次的跳頻速度在2.4GHz頻帶中的79個通道，而AFH技術讓其在跳頻前，先會量測通道品質，因此可以避免一些干擾訊號，使得藍芽裝置不會與無線電話、微波爐或支援IEEE802.11b以及802.11g的無線區域網路等，共用2.4GHz頻帶的無線技術發生干擾。
一般來說，語音的傳輸是沒有重傳的機制，因此當語音包有錯誤而錯誤更正機制無法更正錯誤時，語音的品質就變差。1.2版為加強語音的品質，提供新的連結鏈路(E-SCO)，與新型態的封包結構(EV3，EV4，EV5)，讓接收端當檢查到語音的封包有錯誤時，可採用重傳技術要求發射端再次將其封包重送，使得其在雜訊大的環境中可以提高語音傳輸的品質。
在藍芽1.1版中，2個藍芽裝置從閒置到建立連結要花費很長的時間。在1.2版中改變了建立連結的參數與程序及一些協定架構，使得同步的時間縮短，進而讓建立連結的時間可以在1秒內，達到快速連接到藍芽裝置的目的。
目前使用在藍芽無線收發機中的架構有相當多種，儘管有許多收發機架構能夠滿足藍芽無線規格，但每一種都有它獨特的特性。基本上，藍芽產品會包含射頻組件、基頻連結控制單元、連結管理單元等3部份，它同時也包含針對各資訊產品間軟硬體相互溝通功能的高階層軟體工具及功能。
圖3為一藍芽產品的架構圖，圖中指出基頻控制器、射頻發射及接收機區塊。連結管理必須要支援藍芽測試模式，這些測試模式應該要提供在測試藍芽裝置主要的功能，這包含能讓這些裝置進入所謂的迴路(loop-back)模式或Tx模式，且可控制發射、接收的頻率與跳頻的動作，並進行功率控制與其他重要的參數設定。
圖4說明量測發射機的設定，針對發射機測試，藍芽待測設備須置於迴路模式或Tx模式。藍芽裝置的測試模式不是經由射頻連接中所傳送的協定啟動，就是經由直接控制裝置來控制。
假若藍芽裝置與量測儀器間無法直接用纜線連接，則有必要使用合適的耦合裝置(coupling)例如天線來進行量測，而使用此種方式量測時，天線間的路徑損耗必須被補償。
表2列出發射機測試時所需的測試設置。而跳頻的加入使得在分析藍芽系統又增加了一些複雜性，跳頻主要是在量測藍芽裝置換頻的功能性，但在參數測試時並不是必要的，為降低變數的數量，針對有幾項測試，會將跳頻模式關閉。然而，將發射與接收頻率設定成不同的頻率，強迫藍芽裝置內的壓控震盪器(VCO)切換不同頻率，也是測試跳頻的另一種替代方式。
為量測發測機發射之功率大小，這包括平均功率與峰值功率。輸出功率量測在時域進行，使用掃描調諧(Swept-tuned)頻譜分析儀，將頻距 (Span)設定成零頻距(Zero-Span)便可觀看訊號在時域的封包(Envelope)。平均功率量測為記錄一突波訊號中20%至80%的寬度，突波訊號的寬度指的是相對於平均功率的最前面和最後面3dB點之間的時間。量測頻道為最低、中與最高的頻率通道。圖5顯示在掃描調諧頻譜分析儀所量測出來的平均及峰值功率結果。量測規格為要求等效性的輻射功率(Equivalent Isotropically Radiated Power, EIRP)，其包含發射機、纜線損耗及天線增益的效應。因此當使用埠對埠(port-to-port)連接方式進行量測時，須將這些效應考慮以確保系統從頭到尾絕不會超過規格中規定的輸出功率。
功率密度需分別在頻率域與時域上進行量測，先將解析頻寬設定在100kHz，設定掃描時間為一分鐘，模式為單次掃描，頻譜的頻距須設定超過整個藍芽操作的頻帶，利用峰值檢測器可找出軌跡的最大值。接下來，將出現最大值之頻率進行零頻距量測，並設定設定掃描時間為1分鐘，找出軌跡最大值即為所要求之功率密度量測結果。
這項測試只針對具有功率控制的裝置來作量測，功率控制量測的執行方式與平均功率量測的方式相同。功率控制測試可驗證功率位準和功率控制步階大小，以確保它們都合乎指定的範圍。
藍芽的工作頻率被定義在2400到2483.5MHz間，此測試項目之目的亦是來驗證藍芽裝置工作的頻率是否有超出此頻帶。因此測試載波分別設定為最高及最低頻道，量測訊號在2,400MHz與2,483.5MHz必須小於-80dBm/Hz或-30dBm/100kHz EIRP。
在最低、中間、最高頻道，使用較窄的量測濾波器(RBW =10kHz)量測藍芽傳輸訊號-20dB的頻寬。設定頻譜分析儀的頻距為2MHz，並記錄頻譜中的最大值，再看看小於最大值下20dB處所得到的上下2個頻率值，其頻率差值必須小於1MHz。
鄰頻道功率是這三項測試中最複雜的一項測試，待測物是在中間頻道及頻道上、下限以內3MHz處發射出訊號，例如頻道3和75。首先從頻道0開始，對載波中心頻率偏移-450kHz到+450kHz執行每100kHz的時域量測(在零頻距量測模式)，接著將10次的量測結果加總。量測頻道以1MHz為單位遞增並執行重複的程序直到頻帶的上方為止。
藍芽調變量測包含調變特性、調變精確度、初始化載波頻率寬容度及載波頻率漂移。而調變量測不但反映出調變電路系統的性能而且也顯示出本地震盪器 (local oscillator)的穩定性。調變器和壓控震盪器都可能受到電源供應器的數位雜訊或發射功率突波訊號的影響。在無線設計時為避免對於頻率受到電源供應器的牽引，這樣的量測是必要的。調變特性的驗證要求必須將藍芽訊號解調，這樣便可找出每個位元的偏移量以了解其調變狀態。
調變特性測試也就是在量測頻率的偏移量。針對調變特性測試，其測試時須使用兩種不同資料序列，其中一種為00001111，另一種為01010101。結合這兩種序列測試的結果可了解調變器及預調變濾波器(高斯濾波器)的性能。
使用具有FSK解調能力的頻譜分析儀來解調訊號，我們可保有偏移量與符碼資訊。先使用00001111的資料序列進行測試，在這8位元序列中特定位元的頻率可被量測並平均在一起，然後從這些位元找出最大的平均結果並記錄下來，將這些紀錄下來的最大平均結果再作一次平均，測試時間必須持續至少10個封包 (Packets)。接下來使用01010101的資料序列進行相同的測試，由於測試會產生許多的量測數值，因此最好有相關的軟體協助計算量測的結果，圖 10顯示調變特性量側的結果。
ICFT為驗證發射機送出載波頻率的精確度。測試時使用標準的DH1封包，利用封包最開始的4個位元，也就是前置位元用來決定中心頻率的頻率偏移程度。此測試需將訊號解調再去量測每個符碼的頻率偏移量，經解調後每個前置位元的頻率偏移均被量測且平均。當進行此量測時，需確定訊號分析儀的頻率頻距要比藍芽訊號的頻寬還寬，如此才能正確的解調訊號。圖11為一個ICFT量測的結果。
載波頻率漂移量測方式也是經由使用具有FSK解調能力的頻譜分析儀量測解調的藍芽訊號。載送資料包含重複的4位元「1010」序列，為了進行量測，4個前置位元的絕對頻率必須先量測出並平均，這主要是提供一個初始的載波頻率參考值。然後在載送資料中每連續10位元求得的絕對頻率亦將其量測出並平均。而所謂的頻率漂移指的是4個前置位元所計算出的平均頻率與載送資料中10位元所計算出的平均頻率的差距。而所謂最大漂移率定義為在載送資料中相鄰2個10位元群組中計算平均頻率的差距。這項量測必須在最低、中間、最高頻道進行，另外還須在不同的封包長度下進行測試。
頻帶外的附混波輻射(out-of-band spurious emissions)測試為確認藍芽無線模組發射在其工作頻帶外的訊號大小是否在規定要求下操作。兩種測試附混波輻射的方式被定義在規範中，一為傳導 (conducted emission)另一個為輻射(radiated emissions)。傳導測試從待測物天線或輸出連接頭量測附混波輻射。而輻射測試則是從製具中的待測物，量測其洩漏的附混波輻射。附混波輻射測試為利用頻譜分析儀掃描一段頻率以找出附混波。
此項測試分成美國及歐洲兩種規格，美國為遵循美國FCC中15.247的標準，歐洲則須遵循歐洲電信標準協會(ETSI)中ETS 300 328的標準。在ETSI標準中規定頻譜分析儀掃描的頻率上限範圍至12.75GHz，FCC標準則規定頻率上限範圍至25GHz。
靈敏度測試是利用傳送各種受損的訊號至接收端再來測試其誤碼率，其中發射功率必須設定讓接收機收到的功率為-70dBm，且測試頻率則選擇最低的、中間和最高的操作頻道。受損在此為定義，包含不同的頻率偏移、初始載波漂移、調變指數及符碼時脈(Symbol timing)偏移。
將上一節中的單時槽封包換成DH3或DH5，其他程序與要求均不變。
載波對干擾性能(C/I performance)為在同一通道或相鄰通道中，有其他藍芽訊號干擾主要分析的訊號時，測試其接收機誤碼率的狀況。在這項測試中，主要訊號對於干擾訊號的功率比值有一規定，而測試頻率同樣選擇最低的、中間和最高的操作頻道。
此測試項目之發射及接收頻率設定為2460MHz ，其中測試訊號設定為高於參考靈敏位準(-70dBm)約3dB，同時還須發送一連續波的訊號作為干擾訊號之用，最後測試接收機之誤碼率。正式的認證測試需要一個介於30MHz到12.75 GHz，以1MHz為遞增單位的干擾訊號。在規格中會提供與每個頻率範圍相關的功率位準。
相互調變性能(Intermodulation Performance)為量測由於2個或2個以上的訊號經由非線性裝置，產生不想要的(unwanted)頻率成分而造成接收性能的影響。這項測試利用測試儀(Tester)連續不斷的送出藍芽調變的訊號，訊號位準設定為高於參考靈敏位準(-70dBm)約6dB。同時，測試器還會傳送另2組訊號，以產生第3、第4和第5級的交互調變乘積來干擾所要接收的訊號。接下來量測誤碼率，以決定接收器在出現交互調變失真時的性能。
一般的接收機在接收很強的訊號時會造成誤碼率的增大，此項目為測試當接收功率為-20dBm時之接收機誤碼率，而測試頻道同樣選擇最低的、中間和最高的操作頻道。