臺灣博碩士論文加值系統

藍芽標準規格1.1版中在聲音方面定義了傳送語音品質的SCO鏈結，而在SCO鏈結的既定格式下無法用來傳送較其他較高品質的聲音。 另一個以傳送數據資料為主的ACL鏈結，在非對稱模式下，可以達到723.2kbps的位元率，用來傳送一些常見的壓縮音樂檔案格式如MP3、AAC、WMA等則可較為可行。 使用資料傳輸通道執行串流需要設計額外的機制，以虛擬等時的方式來保障聲音播放的即時性。 讓藍芽系統具備執行高品質音訊串流的能力，可以提升藍芽產品的附加價值，相關應用如MP3隨身聽及無線耳機、MP3撥放機及無線喇叭等。
硬體方面使用二組個人電腦搭配具備萬用序列埠（USB）之藍芽模組做為設計平台，由其中一組電腦傳送MP3檔案，並於另一組電腦接收後予以即時解壓縮及播放，並加上暫停、重播、停止等控制功能，成為完整的無線播放系統。 軟體方面遵循藍芽最基本的Baseband、LMP、L2CAP、HCI及SDP協定，並參考新增的AVDTP、GAVDP及A2DP規格，來開發協定堆疊，而MP3解壓縮則符合ISO 11172-3和ISO 13818-3的標準規格。 測試與驗證方式是將接收端的資料存檔後再和傳送端的原始檔案比對，以了解傳送品質。
最後，從實作的過程中歸納出不同於現有標準規範的做法，嘗試從使用者的角度探討現有藍芽規範以外的其他應用模式。

The Bluetooth specification version 1.1 has only defined a SCO link for audio transmission of voice quality. With SCO link, none of the high quality audio can be transmitted. The other ACL link for data transmission which can offer up to 723.2kbps data rate in asymmetric mode is able to transmit some compressed audio file such as MP3,WMA,ACC etc. To do audio streaming in data transmission channel needs extra scheme for pseudo-isochronous operation to ensure real time audio playback. The capability of high quality audio streaming is an added value in Bluetooth products. The possible applications are MP3 walkman with wireless headphone or MP3 player with wireless speaker.
The hardware contains two sets of personal computers and Bluetooth USB dongles. One of the computers transmits MP3 file while the other receives, decodes and plays it back.. The control functions such as “PLAY”,”PAUSE”,”STOP” are added to form a complete system. The software stack follows the basic Bluetooth protocols such as L2CAP,SDP,HCI,AVDTP,A2DP etc. and the MP3 decoder fallows the ISO 11172-3 and ISO 13818-3 standard. During transmission the received data is saved to be compared with the original one for testing system performance.
Finally, an idea of non-standard profile called “Simple Audio on Demand Profile” is issued from the process of implementation. This non-standard profile is based on a different point of view as A2DP and trying to fit better for some kind of applications.

目 錄
中文摘要 Ⅰ
英文摘要 Ⅱ
感謝 Ⅲ
目錄 Ⅳ
圖目錄 VII
表目錄 Ⅸ
第一章 前言 1
1.1 動機與目標 1
1.2 論文架構 1
第二章 藍芽系統 2
2.1 協定堆疊 2
2.1.1無線電波 3
2.1.2 基頻 3
2.1.3 鏈結管理協定 5
2.1.4 邏輯鏈結控制與調適協定 6
2.1.5 服務發現協定 7
2.1.6 規範與應用模式 8
2.2 主機控制介面 9
2.2.1 命令封包 10
2.2.2 事件封包 10
2.2.3 ACL資料封包 11
2.2.4 SCO資料封包 11
2.2.5 USB傳輸層 11
2.2.6 RS-232傳輸層 12
2.2.7 UART傳輸層 12
2.3 影音傳播傳輸協定 13
2.3.1 AVDTP架構 13
2.3.2 信號訊息 15
2.3.2.1 信號訊息封包 15
2.3.2.2 信號訊息格式 16
2.3.3 信號程序 17
2.3.4 傳輸程序 19
2.4 進階聲音傳輸規範 21
2.4.1 串流程序 22
2.4.2 音訊編解碼器 23
2.4.3 GAVDP要求 26
2.4.3.1 AVDTP互通性 26
2.4.3.2 L2CAP互通性 26
2.4.3.3 SDP互通性 26
2.4.3.4 LM與LC程序 27
2.4.3.5 裝置類別 27
第三章 MP3的編碼與解碼 28
3.1 MP3的編碼流程 29
3.1.1 分析濾波組 29
3.1.2 修改型離散餘弦轉換 31
3.1.3 聲音心理模型 32
3.1.4 位元配置與量化 35
3.1.5 霍夫曼編碼 35
3.1.6 音框格式 35
3.1.6.1 標頭 36
3.1.6.2 旁資訊 38
3.2 MP3的解碼流程 39
3.2.1 音框同步 39
3.2.2 霍夫曼解碼 40
3.2.3 反量化 40
3.2.4 重排序 40
3.2.5 立體聲處理 40
3.2.6 降低假象 40
3.2.7 反修改型離散餘弦轉換 41
3.2.8 合成濾波組 41
3.3 識別標籤 42
3.3.1 Header 42
3.3.2 Extended Header 43
3.3.3 Frames 43
3.3.4 Padding 44
3.3.5 Footer 44
第四章 系統實作 45
4.1 系統需求 46
4.2 系統流程 47
4.2.1 流程圖說明 47
4.2.2 裝置初始化 47
4.2.3 建立連線 49
4.2.4 搜尋服務 50
4.2.5 串流程序 53
4.2.5.1 Connection Establishment 55
4.2.5.2 Start Streaming 57
4.2.5.3 Suspend 58
4.2.5.4 Connection Release 58
4.2.6 解碼與播放 59
4.3 測試結果 61
4.3.1 裝置初始化測試 61
4.3.2 建立連線測試 62
4.3.3 搜尋服務測試 62
4.3.4 串流程序測試 62
4.3.5 解碼與播放測試 63
第五章 結論 65
5.1 總結 65
5.1 未來方向 65
參考資料 67

[1] Specification of the Bluetooth System, Core, Version1.1 Feb-22-2001
[2] Specification of the Bluetooth System, Profile, Version1.1 Feb-22-2001
[3] Audio/Video Distribution Transport Protocol, Draft Version 0.95b Mar-27-2002
[4] Generic Audio/Video Distribution Profile, Draft Version 0.95b Mar-27-2002
[5] Advanced Audio Distribution Profile, Draft, Version 0.95b Mar-27-2002
[6] Bluetooth SIG, Bluetooth Assigned Numbers, http://www.bluetooth.org/assigned-numbers.htm
[7] IETF RFC 1889 — RTP, A Transport Protocol for Real-Time Applications
[8] IETF RFC 2326 — Real Time Streaming Protocol (RTSP)
[9] IETF RFC 2250 — RTP Payload Format for MPEG1/MPEG2 Video
[10] IETF RFC3119 — A More Loss-Tolerant RTP Payload Format for MP3 Audio
[11] IETF RFC3095 — Robust Header Compression(ROHC)
[12] ISO/IEC 11172-3: Information Technology — Coding of moving pictures and associated audio for digital storage media at up to about 1.5 Mbit/s - Part 3: Audio
[13] ISO/IEC 13813-3: Information Technology — Generic coding of moving pictures and audio - Part 3: Audio
[14] Davis Pan, “Digital Audio Compression”, Digital Technical Journal Vol. 5 No. 2, Spring 1993
[15] Davis Pan, A Tutorial on MPEG/Audio Compression, IEEE Multimedia, vol.2, issue 2, p60-74, Summer 1995
[16] Robert Leslie, “Source code of MPEG audio decoding library (libmad) ” , Distributed under the terms of the GNU General Public License (GPL) http://www.mars.org/home/rob/proj/mpeg/
[17] ID3v2 informal standard version 2.4.0, http://www.id3.org
[18] A Study of Wireless Compressed Digital Audio Transmission, AES112th Convention, Munich, Germany, 2002, May 10-13.
[19] Perceptual Coding of Digital Audio, Proceedings of the IEEE Vol.88, No.4, April 2000.
[20] USB System Architecture, Don Anderson, Mindshare Inc. March 2001.
[21] John Hyde, “USB Design by Example”, Wiley Computer Publishing
[22] BlueCoreTM BCSP User Guide, AN110, November 2001, Cambridge Silicon Radio.
[23] CSR BlueCore01 USB Kernel Device Driver Interface.
[24] UD-23011 Datasheet, Universal Scientific Industrial Co., Ltd.
[25] Microsoft Multimedia Standards Update Revision 3.0, April 15, 1994.
[26] Microsoft MSDN Library for Visual C++ 6.0.