蓝牙技术趋势:蓝牙在汽车应用上的发展

蓝牙在初期被专家们视为是一种取代缆线连接的重大技术，之后很快的便被认定为在移动电话设计上不可或缺的配备。而采纳蓝牙的移动电话的比率预期将在2005年攀升至30%。Forrester研究机构的调查数据也显示，蓝牙应用正从移动电话延伸到家庭娱乐、游戏和汽车应用等其它领域。事实上，ABI市场分析公司预期到2008年时，搭载蓝牙技术的全球汽车数量将达到2,500万台。因此，从汽车应用的成长趋势而言，蓝牙将如何被装载在这些汽车上，其应用为何，而带动蓝牙逐渐受到广泛采纳的背后技术发展又是什么？本文探讨蓝牙的一些既有和未来应用，同时也将审视蓝牙标准的新发展。其中有些发展有助于蓝牙无线技术微调效能以配合汽车座舱环境的严苛需求，而有些则带领蓝牙开启新的应用领域。

蓄势待发的蓝牙车内应用

具备蓝牙功能的车用射频、电话、信息娱乐和导航系统市场蓄势待发，将呈现快速的成长。直到最近，市场上能见度较高的蓝牙应用是在高级汽车内安装的嵌入式电话语音系统，其中有些透过蓝牙和驾驶的移动电话联机通信，而有些则是以蓝牙个人手机取代初世代的DECT无线电话机供乘客使用。然而，现在已有越来越多的车用蓝牙产品在汽车售后市场出现，不论是专业的系统安装厂商或是一般汽车用品零售商。

欧洲、美国和亚洲等许多地区立法禁止开车时手持手机通话，促成广大的蓝牙耳机产品开发，让驾驶人可以透过语音操控具备蓝牙的移动电话。这些耳机并不昂贵，而且不需要特殊安装，只在需要充电时插入点烟器即可。然而，它们并不能算是构成整合式车用通信系统的一部分。其后的接续发展出现了一些免持听筒的车用套件，让驾驶可以透过一个连接到主控机的麦克风，和他们的蓝牙移动电话通信。这类套件从配备扬声器的独立模块(插入点烟器使用)到更高整合性的机型，有些需要专业安装，利用汽车音响做为扩音喇叭。不幸的是，并非所有插入式模块都能在接听电话时自动将汽车音响系统切入静音模式，而仍须由驾驶人手动控制。支持蓝牙免持听筒和耳机功能(HandsFree and Headset profiles)的CD/MP3汽车音响是率先将蓝牙应用在电话通信以外的产品，且透过语音声控功能，把车用娱乐系统及备有蓝牙功能的移动电话做了一个最完美的结合。

蓝牙成功克服内嵌汽车的技术课题

将蓝牙嵌入到汽车，需要克服一些问题。蓝牙技术原先的开发目的是为了承受诸如汽车座舱等严苛的环境。这也是为何全球一些知名汽车制造商在短时间内便采纳蓝牙的理由之一。例如，CSR的BlueCore芯片超越车内应用要求的-40℃～+85℃温度范围，在-40℃～+105℃苛刻环境仍能正常作业。

除了温度之外，车内的其它射频装置，例如汽车音响、GPS导航设备、卫星数字收音服务(Satellite Digital Audio Radio Service; SDARS)、GSM收发器及其它电子装置等，对蓝牙通信都具有潜在的干扰或者扰的可能。汽车本身实际上是一个会反射信号的“铁罐子”，射频波在汽车座舱内会产生反射作用。其潜在结果将造成一种相位平移，再加上重叠效应则将导致信号互相抵消或遭到破坏。

图1:免持听筒的蓝牙应用

照片来源:CSR

这些射频的存在对于汽车无线系统的数据传输都具有负面的影响。随着蓝牙扩充至信息娱乐、在线汽车诊断等应用领域，其在汽车上的建置也将更为普遍，使得在车内信号干扰的风险进一步复杂化。

蓝牙本身已在标准规范内设计了一些对抗干扰的既有机制。蓝牙射频规范的第一道防线就是跳频(frequency hopping)，它要求蓝牙接收器和发射器二者遵照一个预先定义的型态，每秒钟在其79个不同的频道跳跃(tune/hop) 1,600次。这可以提供一个相当好的干扰耐受性，不过即使是具备跳频能力，座舱内大量的射频活动仍可能损害数据传输效能和信号连接稳定性。

蓝牙规范也包含能对抗任何潜在的射频干扰源的一些措施 (这些干扰源在汽车座舱内更为显著)。例如，根据信道质量决定数据传输率的CQDDR (Channel Quality Driven Data Rate)技术，能够通过监视环境内的噪声，让蓝牙装置统计多少数据在传输中损毁，然后动态地根据环境条件调整出最佳的封包类型，以维护最高效率的数据传输。如汽车座舱内忙碌的射频环境而言，选择结合CQDDR的硅晶方案十分重要(并非所有蓝牙系统都结合了CQDDR)，如此一来才能确保车内蓝牙应用达到最高数据传输率，特别是对于诸如拨接网络等数据应用。

汽车娱乐系统新应用

目前，结合汽车娱乐系统和语音声控来遥控蓝牙手机的功能，仅占据少许频宽的语音通信。然而，一些装置制造商最近已推出首款蓝牙立体音响耳机。这些产品采用了专为立体音质音乐串流设计的新蓝牙芯片。例如，CSR的BlueCore3-Multimedia芯片整合了on-chip电池充电器和DSP处理器，以改善音质和电池寿命。这项技术发展意谓着后续开发的产品，将可以让乘客聆听音乐而不会造成驾驶人分心。

市场上最近出现一种结合导航系统、收音机和CD/MP3播放机的产品，它采用蓝牙技术连接到移动电话，具备语音声控功能并且可以储存通信簿和电话目录(这些储存的数据可以透过蓝牙和手机上的资料进行交换)。这项特殊的产品采用CSR的BlueCore单芯片蓝牙技术，并且CSR也提供硬件和软件支持，协助厂商加速上市时程。以车用语音通信而言，或许最重要的技术发展就是最新的蓝牙规范已支持eSCO (extended Synchronous Connection Oriented)语音信道。eSCO信道具备容错功能，能够在发生语音封包遗失时自动重导语音数据，并且可进行数据传输率协商以维护高质量服务。HandsFree profile的1.5版已于2006年的第一季推出，能够充分运用eSCO以提供非常牢固的通信链；这项规范是由Car Working Group积极促成，做为解决电子噪声环境的最佳方案。

车上乘客娱乐则是另一个成长中的蓝牙应用领域。目前，所有后座娱乐系统例如游戏机和DVD播放机都是采用有线或红外线连接立体音响耳机。前者不可避免的造成一堆纠缠不清的线路，而后者则容易受日光影响，往往导致杂音或甚至中断连接。蓝牙技术很明显的适合应用在这两个领域。

CSR最新方案带动汽车应用新面貌

CSR最新BlueCore 4芯片的强化数据传输率(enhanced data rate; EDR)将成为这项特定应用的关键技术。EDR扩增的频宽让数据传输率能达到2.1 Mbps，比Bluetooth v1.2规范的标准传输率快3倍，成为立体音响耳机接收左右不同立体音频串流的理想方案。再者，CSR最近为其BlueCore Host Software (BCHS)提供的链接库增加一个主机端的人机接口装置(Human Interface Device; HID) profile，让配备蓝牙的游戏杆可以搭配游戏机使用，同时也针对音频串流建置了先进音频分配profile (advanced audio distribution profile; A2DP)。A2DP可以处理音频装置的"source"和"sink"角色功能，可以接受诸如移动电话、车用信息娱乐系统、PDA、MP3播放机、耳机等装置的控制，以建立或闲置音频串流。在包含A2DP的应用中，也同时包括一个影音遥控profile (AV Remote Control profile; AVRCP)，支持在sink和source装置之间建立一个控制链。预期不久之后，使用者将能够从诸如MP3播放机，将他们喜欢的音乐串流到汽车的中央娱乐系统。届时，他们将可以透过汽车音响系统聆听他们预先设定的播放曲目，并利用该系统以控制MP3播放机的操作。