3. Camada Física
3.1. Rádio
O Bluetooth opera na faixa não licenciada ISM (Industrial, Scientific, Medical) a 2,4 GHz que também é utilizada em telefones sem fio, fornos de microondas e portas de garagem automáticas, o que faz com que o ruído no meio seja grande. Para resolver esse problema utiliza-se a técnica de espalhamento de espectro (spread spectrum) por saltos em freqüência (frequency hopping).
3.1.1. Faixa de Operação
O Bluetooth define 79 canais com faixa de 1 MHz cada, abrangendo a faixa de freqüência que vai de 2.400 kHz a 2.483,5 kHz. Os primeiros 2 MHz e os últimos 3,5 MHz funcionam como guarda de banda. Existem países que possuem uma faixa ISM menor. Neles o meio é dividido em um número menor de canais. Sistemas deste tipo não podem se comunicar com sistemas que usam o padrão original.
No canal físico do Bluetooth a freqüência muda de forma pseudo-aleatória 1.600 vezes por segundo (a cada 0,625 microssegundos). Cada piconet é sincronizada a um padrão de freqüência de salto diferente para as piconets não interferirem entre si. A seqüência de salto de freqüência é definida pelo clock (relógio) e endereço Bluetooth do dispositivo mestre.
O intervalo de tempo de 0,625 microssegundos que dura a transmissão em uma freqüência é chamado de unidade de tempo ou slot. Um pacote de dados é transmitido em cada slot de tempo. É possível estender o pacote para ocupar 3 ou 5 slots para aumentar a taxa de dados transmitida. Se um pacote ocupar mais de um slot a freqüência dele não muda no meio da transmissão. Dependendo do modo de mudança de freqüência a freqüência que um escravo transmite pode ser a mesma que o mestre acabou de transmitir ou não.
Também é possível excluir algumas freqüências entre as 79 disponíveis, que são marcadas como fora de uso. Evita-se desta forma a utilização de freqüências com alto grau de interferência.
3.1.2. Potência e Alcance
O transmissor de cada aparelho pode ser classificado em 3 diferentes classes de potência:
- Classe 1: longo alcance (~100 m),com potência máxima de saída de 100 mW (20 dBm), e mínima de 1 mW(0 dBm).
- Classe 2: curto alcance (~10 m),com potência máxima de saída de 2,5 mW (4 dBm), e mínima de 0.25mW(-6 dBm).
- Classe 3: curtíssimo alcance (~10 cm),com potência máxima de 1 mW(0 dBm).
O rádio do Bluetooth está baseado em uma antena com potência nominal de 0dBm. Equipamentos com controle de potência otimizam a potencia de saída do enlace através do LMP (Link Manager Protocol). Este controle ocorre medindo-se o RSSI (Receiver Signal Strenght Indicator), e indicando se a potência deve ser aumentada ou diminuída.
3.1.3. Modulação
São definidos dois modos de modulação: o básico que usa uma modulação binária na freqüência para minimizar a complexidade e um modo opcional, chamado Enhanced Data Rate (EDR), que usa modulação PSK (Phase Shift Keying). A taxa de transmissão de símbolos é a mesma para todos os modos – 1 Ms/s - mas a taxa de transmissão de bits é aproximadamente 1 Mbps no modo básico e pode chegar a 2 ou 3 Mbps no modo EDR.
O modo básico usa GFSK (Gaussian Frequency Shift Keying) onde o 1 binário é representado por um desvio positivo na freqüência e o zero binário por um desvio negativo. A exatidão de acordo com o centro da freqüência deve ser mais ou menos 75kHz da freqüência portadora.
O modo EDR usa modulação GFSK no código de acesso e no cabeçalho e modulação PSK (Phase Shift Keying) na seqüência de sincronização, carga útil e trailer. A modulação PSK pode ser π/4-DQPSK ou 8DPSK (as duas com 8 níveis).
O receptor Bluetooth deve ter um nível de sensibilidade que satisfaça uma taxa de erro (bit error rate - BER) menor ou igual a 0,1% no modo básico e 0.001% no EDR. Para que isso seja possível, o nível de sensibilidade deve ser -70dBm, ou melhor. O sinal mínimo que o receptor deve captar é de -20 dBm.