Bluetooth is a system for providing short-range, small size, low-power and low-cost connectivity operating in the ISM (Industrial Scientific Medicine) band at 2.4GHz [1]. Bluetooth was developed initially as a replacement for short-range cable linking portable consumer electronic products, but it can also be adapted for printers, keyboards and virtually any other digital consumer devices. Bluetooth has been seen as a promising candidate for ad-hoc wireless networking and wireless personal area network (WPAN).
This thesis is composed of two topics. The first topic is regarding "software-based implementation of Bluetooth". This topic is illustrated in part I. In part I, I implemented the baseband of Bluetooth in terms of full software in the commercial computer that has the 2.4GHz Pentium-4 CPU. By analyzing the Bluetooth specification version 1.1, I set the timing constraints, which baseband should process packets within. Firstly implemented baseband system didn"t meet the timing constraints. However, the last version of Bluetooth system met the timing constraints by using scheduling and C code optimization schemes. Consequently, I showed that implementing software-based Bluetooth is feasible.
The second topic is regarding "packet and modulation type selection scheme based on channel quality estimation for Bluetooth evolution systems". This topic is illustrated in part II. Maximum achievable data rate of current Bluetooth system is 723.2 kbps when it uses DH5 packet in asymmetric transmission. In part II, I applied three modulation types (BPSK, QPSK, 8PSK) to Bluetooth systems in order to increase data rate. Furthermore, I analyzed the performance of packet and modulation type selection scheme based on channel quality estimation for Bluetooth evolution systems, and I proposed the rules for packet and modulation type selection in Bluetooth evolution systems. As a result, my study shows that by selecting packet and modulation type properly based on channel quality estimation, Bluetooth evolution systems can maximize the throughput while minimizing transmission delay at any given channel quality. Moreover, the channel estimation methods for Bluetooth are discussed in this part.
블루투스는 2.4 GHz의 ISM band에서 동작하는 근거리, 소형화, 저 전력소모 그리고 저가격을 만족하는 시스템이다. 블루투스는 ad-hoc 무선 네트워크와 개인 무선 네트워크 영역 (WPAN)에서의 유력한 시스템이다. 본 논문은 블루투스의 두 주제로 구성된다. 첫번째 주제는 블루투스의 소프트웨어 기반된 구현에 대한 것으로 블루투스 스펙 버전 1.1을 2.4 GHz 속도의 팬티엄(Pentium)-4 CPU를 갖는 상업용 컴퓨터에 C 언어를 사용하여서 소프트웨어 기반으로 구현하였다. 먼저 블루투스 스펙 버전 1.1을 분석함으로써 블루투스의 소프트웨어 기반 구현시에 베이스밴드 처리를 위한 시간의 제한을 설정하였다. 처음에 구현된 블루투스 시스템은 실시간으로 동작하지 못했다. 시간제한 안에 패킷의 전송과 수신을 가능하게 하기위해 함수 블록들을 스케줄링하는 방안과 수행 속도 향상을 위한 C 코드 최적화 방안을 사용하였다. 점차 범용CPU의 속도가 빨라짐에 따라서 블루투스의 RF 부분을 제외한 상위 층들을 소프트웨로 구현하여도 실시간 처리를 만족할 수 있음을 보였다.
두번째 주제는 블루투스 진화버전에서의 채널상태에 따른 패킷유형 및 변조기법 선택 방안에 대한 주제로서 현재 블루투스 시스템의 단점 중에 하나인 최대 도달 가능한 데이터 전송률(723.2 kbps)을 높이기 위해 제한된 세가지 변조기법 BPSK, QPSK, 8PSK을 적용하는 블루투스 진화버전에서 채널상태에 따라 패킷유형과 변조기법을 적절하게 선택함으로 최대의 데이터 전송률과 최저의 전송지연을 갖게 하는 방안에 대해서 제안하였다. 그 결과 채널상태을 완벽하게 예측하고 제안된 방안에 따라서 패팃유형과 변조기법을 적절히 선택한다면 블루투스 진화버전은 최대의 데이터 전송률을 갖으며 최소의 전송지연을 갖게 될 것이다. 채널이 좋은 상태에서는 2.169Mbps의 데이터 전송률까지 도달할 수 있음을 확인할 수 있다. 또한, 블루투스에서 채널 상태를 예측할 수 있는 방안에 대한 논의가 진행되었다.
