最全面的蓝牙测试介绍

蓝牙设备测试简介

从理论到发射器和接收器的测量

1. 概述

介绍

蓝牙是从手机到医疗设备、计算机甚至牙刷的各种电子设备实现连接一种全球无线标准。蓝牙技术消除了短距离（长达100米）的电缆来连接设备，而是使用从2.4000 到2.4835GHz无需证工业、科学和医疗短波带宽进行无线电传输。

Figure 1 Bluetooth Operating Spectrum

蓝牙工作频谱

蓝牙的可访问性使其成为连接个人局域网 (PAN) 空间内设备的完美标准。通过蓝牙最多可以连接7台设备, 形成一个 piconet。WLAN, 俗称 wi-fi, 也可用于一些蓝牙应用, 如流式音频, 但是蓝牙在拥挤的无线电环境中能利用整个频谱 2.4 GHz 至 2.4835 GHz,鲁棒性比WLAN更高。为了确保在以干扰为主的 ISM 频段中的可靠运行, 蓝牙以每秒1600跳的速率使用扩频、跳频、全双工信号, 实现基本和增强的数据速率传输。

蓝牙允许在设备之间传输高质量的数据和音频, 以及使用比以往任何时候都小的传感器。蓝牙智能 (或蓝牙低功耗) 允许在几乎任何地方放置纽扣式电池、太阳能和动能传感器。蓝牙 BR/EDR和蓝牙 LE 的结合使设备能够以超高功率的方式与应用程序进行通信, 这使得它成为物联网 (IOT) 的主要技术。

典型的蓝牙模块的结构：

由四个主要组件组成: 无线收发器、基带或链路控制器、链路管理器和主控制器接口 (HCI)。HCI将蓝牙系统与主机系统连接, 并提供了主机系统访问蓝牙硬件功能的统一接口方法。

本文简要总结了蓝牙标准的基带和无线电 (物理层) 特性, 然后讨论了根据蓝牙标准进行设备认证所需的一些典型测量。以下版本的标准将涵盖 v1.0、v1.2、v2.0、v2.1、v3.0、v4.0 和 v4.2。

蓝牙技术提供了一种通过无线通信链路将电子设备联合起来的方法。

蓝牙标准有几个版本。蓝牙标准的第一个版本是 v1.0, 由蓝牙特殊兴趣小组 (SIG) 于1999年发布。蓝牙 SIG 负责监督蓝牙标准的开发以及蓝牙技术向制造商发放许可证。支持蓝牙的设备制造商可以使用蓝牙 SIG 进行蓝牙认证, 该认证允许他们使用蓝牙徽标, 如图3, 在符合蓝牙功能的设备上。

Bluetooth Physical Layer (PHY) Radio Characteristics

蓝牙物理层 (PHY) 射频特性

在本部分中, 阐述了蓝牙物理层射频的基本理论及其关键特征。

本部分将涵盖：

工作频率、调制和跳频、发射功率和接收功率。

 频带和通道排列

蓝牙在 2.4 GHZ ISM 频段中运行, 基本和增强数据速率 (BR/EDR) 传输具有 1 MHZ 间距, 79个 RF 通道, 低功耗 (LE) 传输具有 2个 MHZ 间距, 40个 RF 通道,。每个 RF 通道的通道号 k 如下: f=2402+k mhz, k=0 0,..., 78 (BR/EDR) 和 f=2402+k*2 mhz, k=0 t 0,....., 39 (LE)。

 跳 频

为了对抗 2.4 GHZ ISM 频段中的窄带干扰和衰落, 蓝牙采用跳频扩频 (FHSS)。频率跳变速率为 1600 hops/s。频率在所有79个蓝牙通通道 (BR/EDR) 上遵循具有统一概率的伪随机模式进行跳变, 或者在使用自适应跳频 (AFH) 时, 可选较少的通道。在有源蓝牙连接过程中, 发射机和接收机都识别伪随机模式, 该模式是根据微微网内的主设备时钟和蓝牙地址中的某些字段计算的。

跳频：用扩频码序列去进行频移键控调制，使载波频率不断地跳变。

 调制 将数字信号转换成射频信号

对于基本速率 (BR) 传输, 蓝牙使用二进制高斯频移键控 (GFSK) 调制方案, BT=0.5 和 0.32作为标称调制指数。BT = 0.5 规范将数据过滤器的带宽设置为 500kHz, 以减少占用的 RF 频谱。

调制指数与峰值频率偏差成正比, 对于经典 (BR/EDR) 蓝牙设备, 调制指数为 +/-175千赫。二进制 GFSK 类似于二进制 FSK 调制方案, 在该方案中, 调制载波在分别表示 "1" 和 "0" 的两个频率之间轮流变化。此外, 在 GFSK 调制中, 在将基带波形应用于载波之前, 将脉冲整形高斯滤波器应用于基带波形, 以减小调制信号的频谱宽度。下图说明了具有两个离散频率的 FSK 调制信号的时域和频域表示。

带宽由高斯低通滤波器控制。过滤的程度是通过将滤波器3db 带宽 (b) 乘以传输 (t) 的位周期来表示的, 即 BT = (f-3db) (相比之下, GSM 网络的 bt = 0.3)。例如, 对于1Mbps 和 BT=0.5 的比特率, 高斯滤波器截止频率为500kHz。

The next two figures display the power vs. time and power vs. frequency relationships.

Figure 7. Time Representation of GFSK Modulated Signal (HV1 burst with 10 bytes payload at 0dBm)

从上图可以看出, 由于只有 FSK 调制信号中的频率变化, 而振幅保持不变, 因此在 GFSK 调制数据包的持续时间内, 功率是平坦的 (0 dBm)。

Figure 8 Frequency Representation of the GFSK Modulated Signal (HV1 burst with 10 bytes payload, 10 averages)

观察频域中的 GFSK 信号, 可以发现在距离载波的偏差频率±166 khz 处出现两个峰值, 每个峰值分别表示 "0" 或 "1" 位的传输。

从上表可以看出，调制模式决定了传输速率。

 发射功率

蓝牙产品根据最大输出功率分为三种主要功率等级和低能量功率等级。

等级越高，功率越小。

 接收机灵敏度

下表总结并比较了蓝牙 BR/EDR与LE的一些关键特征。

Latency??

 蓝牙基带特性

基带物理层的主要目的是将接收到的射频电信号转换为数字信号, 或将数字信号转换成射频信号。基带层位于 RF 层的正上方, RF层获取蓝牙射频电信号, 并将其传输到基带层。请参考下图。

Figure 11 Location of Baseband Physical Layer in Bluetooth Protocol Stack

一旦射频信号解调并转换为数字形式, 数字数据就会传递到蓝牙协议堆栈的更高层, 以便进一步处理。传输蓝牙信号时, 正好与上述过程相反------基带层将数字数据格式化为数据包, 并将其传递到RF 层进行射频传输。

物理层还包含一个链接管理器, 负责将HCI命令转换为基本级别的操作。此外, 它还负责建立和维护蓝牙设备之间的链接, 以及调节电源效率、链接加密和身份验证。当两个蓝牙设备之间建立链接时, 一个设备操作一个主机, 另一个设备作为从属设备操作。

 网络拓扑结构

要将蓝牙设备连接在一起, 蓝牙标准使用了一个主/从属模型, 该模型允许在一个名为微微网的组中连接到最多八个设备。不同的可以链接到散点网, 但是散点网之间的数据速率将低于单个 piconets 中的数据速率 。基本速率和增强数据速率的网络拓扑可以在图12中看到。每个主设备负责启动连接, 最多可以与7个从属设备通信。从设备可以连接到微微网内, 但它们必须处于 "停放" 状态。如果一个从设备在两个主设备之间共享, 那么它也在两个 微微网之间共享。从设备可以是多个微微网的一部分。散点网由所有相互关联的piconet组成。下图显示了三个主控, 三个 piconets, 控制在散网中的11个从属设备。

补充：在一个微微网中只有一个设备能称之为Master，其余的设备都是Slave。需要注意的是活跃的slave最多只能是7个，当然我们可以连接更多的slave，但是在同一时间，除了7个活跃的slave外别的slave不能处于活跃的状态。我们把他们称之为parked的slave，也就是说他们是在睡大觉。若是piconet中活跃的设备不足7个，他们就可以随时醒来，而且不需要再进行任何connection建立的过程。

Figure 12 Bluetooth Scatternet Network Topology

蓝牙低功耗遵循不同的网络拓扑结构, 而不是基本速率和增强的数据速率。它的体系结构被称为星总线拓扑。这意味着每个从站都与主服务器有直接连接。每个连接都由物理通道链接。低能量的一个区别因素是, 站邀请连接, 而不是像基本速率和增强的数据速率一样侦听连接,。这就是它可以节约能源, 从而降低能量的原因。此外, 处于活动状态的从站的数量取决于应用程序, 并且不限于七个, 就像其他数据传输速率一样。下图显示了星总线拓扑。

图6xx 和7xx 中所示的物理链接可分为面向同步连接 (sco) 或异步减少连接 (acl)。当应用程序具有传输语音信息等时间关键时, 将使用上合组织链接。但是, 当传输不受时间限制的其他数据包时, 将使用 acl。连接的对称性也在上合组织和 acl 之间起到了一定的作用。上合组织的数据速率为 64kbps, 仅支持对称链接。但是, acl 可以实现高达 2178 kbps 的数据速率, 并且能够实现对称和非对称链接。

 蓝牙连接的通信模式

查询模式：其中一个设备会向另一个设备发送查询, 以更好地了解它。

分页模式：连接一个明确的无线链路。

连接模式：连接一个picnet。

连接状态包括以下模式: 激活模式、嗅探模式、保持模式和休眠模式。

这些模式中的每一种都由主机启动, 并由从属设备执行。

激活模式:发送和接收数据的标准连接。嗅闻、保持和休眠模式都是用来节能的。

嗅探模式将在设定的时间间隔内侦听传输, 其余时间则 "休眠"。

保持模式将在确定的时间内休眠, 然后返回到标准活动模式。

休眠模式使从属设备处于睡眠状态, 直到它被迫醒来。

 数据包类型

 时隙：

物理的射频通道被划分为多个时隙, 其中每个时隙与特定的跳频相关联。基本时隙长度为 625us (1600hopss/625 us)。在 微微网内, 数据通过位于各自时隙中的数据包在蓝牙设备之间传输。

传输的数据包可以跨越多个时隙。

 数据包结构

BR蓝牙数据包 (如图12所示) 由三个部分组成: 访问代码、标头和有效负载。

数据包的 "访问代码" 部分包含物理通道访问代码。标头包含逻辑传输标识符、逻辑链接标识符和链接控制协议。最后, 有效负载部分将包括正在传输的数据。

EDR的数据包结构如下图所示:

Figure 16a. EDR Packet Structure (3-DH5 with full max payload and 5.25 μs guard band)

EDR 数据包的一个关键特征是在数据包中更改调制方案。数据包的前两个部分-访问代码和标头, 使用 GFSK 调制传输, 并且根据链路的数据速率, 在保护带之后使用 pi/4-DQPSK 或8-DPSK 传输数据包的剩余部分。保护带的值在4.75μs 和5.25μs 之间。下图进一步说明了典型 EDR 数据包的多编码结构。

Figure 17b. 3-DH5 Packet Structure and Timing

从上图所示的 IQ 数据中可以看出, 3-dh5 EDR 数据包的 GMSK 部分具有恒定振幅, 而从有效载荷开始的 DPSK 部分 pf 数据包的振幅则根据在 DPSK 星座地图上的符号的振幅随时间的变化而变化。

LE 传输的数据包与 BR和 EDR 数据包不同。LE 数据包结构和时序方案如图17所示。

 蓝牙设备地址（ BD_ADDR ）

蓝牙设备地址 (BD _ ADDR) 是在访问代码中发送的唯一48位地址。对于 BR/EDR, 此地址由蓝牙注册机构分配, 必须按照 ieee 802-2001 标准第9.2 节创建。前24位表示 oui (组织唯一标识符)。bd _ addr 可以假定任何值, 但用于查询操作的64个连续较低地址部分 (lap) 除外。用于特定类别设备的63个保留 lap 是0x9E8B00-0x9E8B3F。最后一个一般查询目的 lap 是0x9e8b33。lap 由24位组成, 上地址部分 (uap) 由8位组成, 非重要地址部分由16位组成。lap 和 uap 共同构成了地址的重要部分。蓝牙地址的目的是用于标识和身份验证，该地址也用于设置跳频方案、同步主时钟和从时钟以及对设备进行配对。BR、EDR 和 LE 蓝牙地址都有48位。位结构如图19所示。

 定时方案和跳频特性

蓝牙设备之间的通信定时方案是由发送模式和共享物理通道使用的类型决定的。为了相互通信, 两个蓝牙设备共享相同的访问代码和物理通道，此通道被调谐到由伪随机射频通道跳转模式决定的特殊频率。

物理通道一般由三个因素: 数据包 (插槽) 定时、访问代码和伪随机射频通道跳频序列。此外, 基本物理通道被划分为时隙, 每个时隙长625μs。时隙编号范围从0到227 -1.个，从设备和主设备都遵循时时隙交替的分双工 (TDD) 方案,主设备在偶数时隙上传输, 而从设备在奇数时隙上传输。每个数据包最多可以扩展五个时间插槽。若要形成同步的微微网, 必须同步主设备和所有的从设备时钟。主时钟是源于将时基偏移量和从偏移合并成的参考时钟。对于主设备, 从设备偏移为零, 但从时钟将增加一个大于零的偏移量。每个设备都有自己的本机时钟, 它加上偏移值与主时钟对齐。时钟定期同步, 以确保准确的计时。有一个20μs 的不确定性窗口,以允许同步中的错误是至关重要的。

跳频技术是改变设备通信的频率, 以减少对信号或数据的干扰, 并提高安全性。连接状态、同步次状态和同步扫描子状态的最大跳频速率为 1600 hops/s。查询和页面次态最大跳频 3200 hops/s。对于BR和 EDR, 跳转序列在 79个 RF 通道上跳频。跳频特性由主设备的蓝牙时钟和蓝牙地址决定。微微网中的所有设备的时间和跳频都是与物理通道同步的。

LE 通信在至少20个最多79个频率上跳频,另一个关键区别是LE使用40个通道, 每个通道由 2 MHz 分隔。其中3个通道是广告事件, 另外37个是作为数据通道使用的。这40个通道包括频分多址 (FDMA) 和时分多址 (TDMA) 方案。确定跳频模式的算法由主设备设置。

FDMA，是把分配给无线蜂窝电话通讯的频段分为30个信道，每一个信道都能够传输语音通话、数字服务和数字数据。

TDMA：是把时间分割成周期性的帧每一个帧再分割成若干个时隙向基站发送信号，在满足定时和同步的条件下，基站可以分别在各时隙中接收到各移动终端的信号而不混扰。

有五种基本的跳频序列类型和一种适应的跳频序列类型。每种跳频序列类型都是以不同的周期长度或频率数组成的。

物理通道的类型

物理通道通常可以分为四种类型：

1、基本微微网通道

2、适应微微网通道

这两种通道是两个已经连接设备之间通信使用的。也就是说他们和特定的微微网之间是相关联的。

3、查询扫描通道：用于搜索蓝牙设备

4、页扫描通道：用于连接蓝牙设备。

∙ 基本微微网通道

∙ 工作原理

在基本微微网通道中，它会把通道分为以625μs为单位的时间长度（slot），使用的是TDD的策略进行传输，可以理解为TX和RX是时分双工的。需要注意的是packet的开始和slot的开始需要对齐的。从目前的packet type来看，最长会占用5个time slot。多packet的slot传输情况见下图四。

图四 多slot packet的传输示意图

∙ 为什么都是占奇数个slot啊，有偶数个的么？

从目前来看，各种packet type所占的slot只有三种，分别占1,3,5个slot，暂未有偶数个的slot的packet出现。另外，需要注意的是master的TX需要在偶数个的slot开始，RX必须在奇数个的slot开始。

packet的平均漂移和625μs相比，不能超过20ppm。瞬时的时间和平均时间偏差不能超过1μs。

∙ 既然有时间的偏差，那么rx的时候是否有对应的机制

是的，在rx的时候，我们是用一个windows来监听的，而不是说就在625μs那个点去监听。目前的监听window的大小是20μs，也就是说允许的误差是+-10μs，这样的误差容忍度还是很高的。图五是以单packet为例来介绍的正常情况下的TX/RX示意图。

图五 master的TX/RX示意图

同样的windows也发生在slave的rx过程中，不详细介绍。

∙ 既然时间的要求如此严格，master和slave是如何同步时钟的

就使用的时钟而言，master就是使用的它的native的时钟，而slave则是在它的native时钟上加上对应的offset得到和master同步的时钟。这个offset是在inquiry过程中交互得到的。为了防止时钟的偏移，slave在每次收到master的packet的时候都需要刷新offset。时钟的得到方法见下图六。其中六-a）是master中时钟的产生，六-b）是slave时钟的产生。

图六 master和slave的时钟产生示意图

∙ 适应微微网通道

适应微微网通道是用于连接支持AFH（Adapter Frequency Hopping）的设备时使用的。和Basic相比，他的最大不同之处在于它可能没有使用全部的79个频点，但是它使用频点的数目最小值是20。也就是说若是环境很差，79个频点只有不到20个频点是干净可用的，那么AFH机制将无法运行，也就没有所谓的自适应调频了，表现到最终的用户体验上你看到的就是音乐的卡顿啊，或者打电话的断音等等。

∙ 页扫描物理通道

∙ master和slave的角色是在连接过程中才确定的，在page scan这个过程中是否也有master和slvae之分

这个问题是一个看起来很简单，其实很专业的问题了。一般来说，在master和slave还没有确定之前，我们称执行page的那个设备为master，而page scan（也就是等待page）的那个设备为slave。需要注意的是这个master和slave和最终建立连接之后的master和slave并不是对应的，这之间有可能发生role switch等一系列的操作。后面的inqiry scan也是类似的，就不多说了。

∙ page时所使用的时钟就是native的clk吗

为了更好更快地page到对方，在真正page的时候并没有使用native的clk，而是采用了一个预测的clk，希望能够尽量和slave的clk相接近。这之间有一个offset的偏移，这个偏移一般使用inquiry的信息中的偏移，在Android中只有10分钟之内的inquiry信息才会被使用，毕竟这个clk也是会变化的，时间过长这种inquiry到的clk offset就没有什么实际意义了。page过程中使用的clk如下图七所示。

图七 page时的clk示意图

Q9：Page scan和basicpiconet channe有什么差别

总得来说，各种机制都是差不多的。一个比较大的差别在于时间上，因为page的packet很小（也是固定的），所以为了更好地利用时间，他不是625μs才发送一次，而是在625μs中发送了两次，也就是312.5μs发送一次，这也是蓝牙clk最小的时间间隔了。于是从master的角度来看，我们可以看到的内容就如下图八所示了。

图八 page scan过程master的tx rx时序图

如上所说，可以很清晰地看到一个slot中发送了两个packet。同时在rx的时候也在两个时间点前后进行了监听。这样就可以响应slave在两个时间点发送的response。

这样的机制对slave而言就会有两种可能，一种是它在master发送第一个packet的时候slave就收到了，这种情况和625μs发送一次是一样的，就不再多说了。另外一种情况则是slave在master发送第二次packet的时候才收到，那么他会在收到之后625μs回应，master收到这个回应之后就不再等待625μs了，而是在下一个slot开始就是回应了。具体看图九所示。

图九 slave在master第二次发送后收到的时序图

这样看起来还是比较清晰的，蓝色的packet就是真正收到的packet。

∙ 查询扫描通道

 Q10：inquiry scan和basic有何差别

其实inquiryscan和page scan比较类似，他也是312.5μs发送一次，比较大的差别在于他的slave的回应比较长，超过了312.5μs，这样假如它的回应是在第二次就会出现slave占用master to slave slot的情况，如图中红色圈圈所示，这是允许的。见下图十。

图十 inquiryscan在第二次受到inquiry packet后的时序图

蓝牙测试模式

蓝牙测试模式是一种允许蓝牙设备接受与测试相关的某些命令操作模式。

测试模式的控制是通过链路管理器协议LMP(链路管理协议) 命令使用硬件或软件接口执行。

测试模式主要用于验证DUT 物理层 (Radio and Antenna) 是否符合标准的生产测试。

蓝牙测试模式有三种：发射器测试模式，环回测试模式，直接测试模式。

发射器测试模式：用于BR/EDR，发射器工作在特殊的状态下，可以使用测量仪器固定蓝牙设备的工作频率，然后对蓝牙发射器的各种参数进行测量。

    环路测试模式：用于BR/EDR, 蓝牙设备对测试仪所发的包进行解码并返回同类型的数据包。

正常模式【直接测试模式】：用于LE。

BR/EDR 测试模式

BR/EDR 蓝牙设备具有两种不同的测试模式: 发射器测试模式和环回测试模式。

在发射器测试模式下, 测试仪 (主) 与DUT (从) 建立连接, 以形成具有特定的定时方案的微微网。微微网中的主从通信被划分为 TDD时隙。在每个时间段中, 只允许主设备传输或从设备传输。在主 TX 时隙期间, 测试仪将 POLL包发送到 DUT。DUT 对数据包进行解码, 并传输特定的数据包类型, 该数据包类型有：常量 (11),常量（00）,交变的 1010 (AA), 交变的 111000 (FF00) 或基于测试仪发出的POLL数据包中的指令的伪随机位 (PRBS-9)。

在环回测试模式下, 蓝牙测试仪 (主) 设备将数据包发送到 DUT (从)。DUT 必须对数据包进行解码, 并将相同的有效负载和数据包类型发送回蓝牙测试仪。测试仪从 DUT 获取重新传输的数据包, 并根据蓝牙规范执行接收器测量 (例如 BER、灵敏度等)。

注：TDD[时分双工]：接收和传送在同一频率信道(即载波)的不同时隙，用保证时间来分离接收和传送信道。]

DUT 发送的测试包的在从设备的TX 期间时隙时进行传输。测试仪从 DUT 获取传输的数据包, 并根据蓝牙规范执行发射器测量, 如相邻通道功率、调制精度等。发射器测试模式可以配置为用户指定的单一频率, 也可以遵循特定的跳频例程。

Direct Test Mode

直接测试模式

直接测试模式可用于低能耗蓝牙设备, 用于控制 DUT 并将结果发送回测试设备。

在直接测试模式中, 可以使用以下两种替代方法之一来建立测试仪和 DUT 之间的通信:

·通过主机控制器接口 (HCI)

·通过2线 UART 接口

在设计 DUT时, 可以实现上述任一方法来测试LE 物理 层。下图演示了直接测试模式设置的两种备选方案。

LE 测试数据包结构

如下图所示。它包括8位报头、32位同步字、8位 PDU 标头和 8位 PDU[包数据单元] 长度, 有效负载的范围从296位到2040位不等, 24位 CRC 也可以变化。LE 测试数据包不包括 PDU 地址字段。

LE 测试包的有效负载大小和内容由PDU 标头中的四个有效负载类型位定义的。

下表描述了为每个负载类型位序列生成的负载。

现在, 让我们考虑 LE 直接测试模式下， LE测试数据包之间的间隔时间。下图说明了测试仪和 DUT/EUT之间的时间, 以及它如何随数据包长度的变化而变化。

NI 的蓝牙测试方法

测试蓝牙设备有两种常用的方法: 无线 (OTA) 链路和直接无链路测试方法[简称为无线和有线]。在无线链接测试过程中, 测试仪和 DUT 之间建立了蓝牙连接。测试仪将 DUT 设置成测试模式, 然后进行一系列测试和测量, 同时测试仪都在维护与 DUT 的链接。相比之下, 在直接测试方法中, 测试仪从未与 DUT 建立蓝牙连接，测试仪通过HCI接口向 DUT 发送特定的测试命令, 从而与 DUT 进行通信。

NI 采用直接测试方法对蓝牙设备进行测试。

蓝牙测量的仪器配置

测试和测量完全集成的设备通常需要矢量信号发生器 (VSG) 和矢量信号分析仪 (VSA) 的组合。VSG 用于向 DUT 的接收器发送蓝牙信号, 用于灵敏度和 BER 测试, 而 VSA 被用来表征 DUT 的发射机。NI 提供集成的 VSG 和 VSA, 称为矢量信号收发器 (VST), 通常用于蓝牙设备测试。

在测试完全组装的蓝牙设备时, 该设备的传输和接收功能通常合并为一个端口。因此, 测试设置需要一个 射频开关或一个组合器, 以便将蓝牙设备连接到 VSG 的输出和 VSA 的输入, 如图25所示.

在选用蓝牙测试的信号分析仪时要注意,因为蓝牙发射器测量包括频谱泄漏和调制质量的指标，所以信号分析仪必须具有相应的矢量分析功能, 才能对信号进行适当解调。

3. 发射器的测试

蓝牙发射机测试通常旨在确保与其他蜂窝和无线技术的互操作性。跳频扩频技术是为了让蓝牙设备与 ISM 频段中的其他无线设备共存而开发的。

最小输出功率和频谱测试等是测试蓝牙发射器在传输过程中可能产生的意外干扰量。

传输信号的调制质量非常重要, 因为它量化了会阻止蓝牙接收器在指定的 BER 上对传输进行解调的信号损伤的程度。

蓝牙发射机测量由测试套件结构 (TSS) 和测试用途 (TP) 规范 1.2/2.0/2.0 + EDR/2.1-2.1 + EDR/3.0 + hs (RF)。TS/3.0.H.1)和蓝牙低功耗射频 PHY 测试规范 (RF-PHY)。TS.4.2.0)并包括对发射功率、频谱发射和调制质量的要求, 如表9所示。.

表10中提供了各种发射机测试所需的主要测试设置的摘要。通常情况下, 发射器测试是在环路模式下进行的 (TRM/CA/12/C除外),如果环路测试模式不可用，也允许使用发射器模式。有关详细信息, 请参阅射频-phy TS.3.0/4.2 规格。

功率测试

 输出功率测试

测试目的：

蓝牙功率测试是为了确保发射器能够产生与其他蓝牙设备通信所需的功率水平范围, 同时最大限度地减少 ISM频段内的干扰以平衡功耗。

输出功率测试是为了验证DUT 的最大峰值射频输出功率和平均射频输出功率 (以 dBm 或 mW 为单位)。对于LE, 输出功率测试是在正常工作条件下 (NOC) 以及 极端工作条件(EOC) 进行的。

通过标准：

测试方法：

输出功率测试是在时域内进行的。由于蓝牙信号一般以burst模式发送的, 所以触发测量是根据跳变的上升缘设置的。测试仪计算平均功率Pav超过至少burst 的20% 到80%, 并记录峰值功率 (Ppk)。

注： 蓝牙发器射模式分 3 种 

1.  VCO发射模式。让蓝牙在某个固定频点发射无调制的射频信号。 

2.  continues 模式，让蓝牙在某个固定频点持续发射调制信号。 

3.  burst 模式，让蓝牙在某个频点或者跳频发射相应的包类型的调制信号 

一般来说，发射器模式使用最多的是 burst 模式。让蓝牙发射不同的空中包，以检测不同

包类型的空中射频质量。

下图说明了 DH5 数据包的功率与时间图。

蓝牙LE设备的输出功率测试程序与 BR/EDR 蓝牙设备的测试程序非常相似。下图说明了在-5 dBm 功率输出时具有37个字节有效负载 (PN9) 的 LE 数据包上的输出功率测量。信号在通道 3 (2.408千兆赫) 上传输。

 功率密度测试

定义：最大射频输出功率密度是DUT在指定的工作带宽内的最大发射功率。

测试的目的：验证 DUT 最大发射功率密度不超过 100 mW (20 dBm)/100 kHz。

标准：

测试过程：

测试仪扫频整个蓝牙工作频段确定与峰值功率值相对应的频率。

设置为跳频。

测试仪设置在频率模式下, 以蓝牙频段的中间为中心, 例如 2441Mhz, 并且范围设置得足够宽, 以获取整个蓝牙频段 (例如 80MHz)，

分辨率带宽设置为 100 kHz,

跟踪设置为最大保持。

一旦确定了峰值功率频率, 测试仪就会被设置在以确定频率为中心的零跨度模式中。

扫描时间设置为一分钟,

确定跟踪中的峰值, 与每 100 kHz 的功率密度相对应。

在极端操作条件下 (EOC) 以及所有国家特定的跳跃模式下重复测试。

 功率控制测试

功率控制的目的：

当一个蓝牙设备想要控制或在优先级别内限制另一个蓝牙设备的发射功率以获得接收到的信号特征时, 将使用功率控制功能。

测试目的：

验证功率控制步长和平均功率是否在特定功率级别所需范围内。

标准：

在 DUT 和测试仪之间建立连接后, DUT 将以最大输出功率传输 DH1 数据包,测试仪获取数据包, 并测量一个数据包或一个burst期间内的20% 至80% 的平均功率。然后测试仪发出 LMP 命令将输出功率逐步降低，再次测试平均功率, 并继续该过程, 直到功率控制的步长最小为止【功率步长大于2dB,小于8dB】。此测试通常在 DUT 开发阶段执行, 并要求 DUT 拥有电平控制电路和 RSSI(信号强度指示)功能。

 EDR相对发射功率测试

测试目的：

确保 EDR 数据包的频率调制 GFSK (PGFSK) 和相位调制 DPSK (PDPSK) 部分的平均发射功率差在标准要求的范围内。

标准：

在此测试中, 数据包类型: 2-DHx 或 2-EVx,有效载荷包含PRBS9,测量是在具有 3MHz RBW的时间域 (零跨度模式) 下进行的, , 扫描时间足够长, 以容纳一个完整的数据包。

例如, 2-dh5 数据包最多可以占用5个时间段, 因此可以覆盖一个完整的数据包扫描时间需要为 5x625us = 3.125ms。

跟踪类型设置为平均值, 并获取十个跟踪以完成测量。测试仪计算数据包的 GFSK 部分 (访问代码和标头周期) 的100% 以上的平均功率 PGFSK, 以及数据包 DPSK 部分100% 以上的平均功率 pdpsk (同步序列和 EDR 有效负载)。

测量在 DUT 的中间和最高工作频率上重复, 如果DUT支持, 也可以对 8DPSK (3-dhx 或 3-DHx) 数据包进行重复测试。

调制测试

测试的目的：

验证发射器调制电路的性能及其局部振荡器的稳定性。

 调制特性测试：

在使用 GFSK 调制的蓝牙数据包中, 正频率偏差表示二进制数数1, 负频率偏差表示二进制数0。

蓝牙系统的调制特性测试是为了验证在 GFSK 数据包中传输数据位的频率偏差是否在适当的限制范围内。为此, 使用以下数据模式传输两个8位序列: 11110000 和10101010。与11110000模式相对应的频率偏差称为 Δf1, 与10101010模式相对应的频率偏差称为 Δf2。每个位模式都强调系统的不同组件。例如, 11110000 检查蓝牙发射机的高斯滤波器的性能, 而10101010在两个频率中的每一个频率都给定一个具有对称和相等时间加权能量的信号,从而测试 DUT在两个频率之间的快速转换的能力。

蓝牙 SIG 指定两个序列的频率偏差所需的值: 11110000位模式和10101010位模式。这些值根据BR或者LE测量的不同而不同。

所有测量值必须满足表15中显示的要求：

测试过程：

数据包的类型：DM/DH/LE with 1/3/5

位模式：11110000

发射功率：最大发射功率发射。

测试仪从 DUT 获取信号, 并确定每个接收到的数据包的零位位置 (p0), 为有效负载的位建立计时参考。

一旦数据包有效负载的零位建立起来, 测试仪就会在接受到的有效负载中计算每个超过平均频率的每个8位11110000序列。

the tester calculates for each “00001111” 8-bit sequence in the received payload the average frequency over the frequency values of the 8 bits.

对于BR数据包, 每个位被过度采样至少四次, 对于LE数据包, 每个位被过度采样了32次。每个位的最终频率偏差是通过在这些样本中取平均值来确定的。

对于8位序列中的第二、第三、第六和第七位, 与位周期内平均频率的偏差都被计算并记录为f1max.所有的偏差值f1max的平均值计算并记录为f1Avg.

接下来，当 DUT 传输10101010位模式时, 将执行类似的测量过程。但是, 在这种情况下, 记录每个位的与平均频率的最大偏差为f2max.所有的偏差值的平均值f2max计算并记录为f2Avg.因此, 10101010位模式确定了最大频率偏差f2max和平均频率偏差f2Avg一旦四个偏差值 (f1max,f1Avg,f2max,f2Avg) 已获得，将它们与规范中引用的最低通过要求进行比较。

蓝牙规范要求在至少10个数据包的时间内执行测量。

DUT 的高中低频率下进行调制特性测试。

 初始载波频率容差

Test Specification

• TRM/CA/08/C (Initial Carrier Frequency Tolerance)

• TRM-LE/CA/06/C (Carrier frequency offset and drift at NOC)

What is the purpose of the test?

初始载波频率容差测试 (有时也称为频率偏移测试) 的目的是测量发射机载波频率的准确性。测试结果可以发现发射机晶振的任何精度问题。

标准：

测试过程：

DUT 最初以最低的工作频率和最大输出功率传输具有 PBRS9 有效负载的 DH1 数据包。使用一个低能耗发射器, LE数据包包含重复的1010101位模式且具有最大有效负载。

测试仪从 DUT 获取信号, 并基于是否获得了BR或LE包在同步码的前4或8个上进行测试。

在BR数据包, 在确定前同步码的零位位置后 (P) 后, 测试仪合并从同步码的第一位的频率中心到接下来的前同步码第4位的第一位的频率中心的频率。合并的频率是 DUT 的载波频率, 并被命名为f0.

对于LE数据包, 测量是在同步码的第8位执行的,图33说明了这一原则。

一旦 DUT 的载波频率,f0测量后, 将其与规范中引用的最小通过要求进行比较。

此外, 测量在至少10个数据包的时间内执行, DUT 的载波容差在中频和高频下进行测试。最后, 测试规范要求在打开和关闭跳转的情况下执行此测试。当跳跃打开时, 发射机的频率稳定特性会对结果产生影响。

 载波频率漂移

载波频率漂移测试的目的是验证发射器中心频率在数据包内的漂移符合标准。

标准：

测试过程：

DUT 最初以最低的工作频率和最大输出功率传输具有101010有效负载的数据包。

对于 BR/EDR 发射所有含最长支持的(DH1/3/5) 有效负载的数据包。

对于 LE 发射器, 使用支持负载最长的 LE 数据包。

测试仪从 DUT 获取信号, 并根据是否获得了BR/LE, 来确在同步码中的第4或8位上进行测量。

在BR数据包, 在确定前同步码的零位位置后 (P) 后, 测试仪合并从同步码的第一位的频率中心到接下来的前同步码第4位的第一位的频率中心的频率。合并的频率是 DUT 的载波频率, 并被命名为f0.

对于LE数据包, 测量是在同步码的第8位执行的,图33说明了这一原则。

一旦 DUT 的初始载波频率,f0，即在同步码测得的, 测试仪就确定了数据包的整个有效负载的频率漂移。测试仪合并从有效载荷主体内第2个位开始的10位间隔中的频率偏差。请参见下图。

测量重复直到有效负载持续时间结束。

每次执行10个有效负载位的集成时, 结果都记录为 fn, 其中 n 是从1到 k. k,表示数据包中 CRC字段开始之前的最后一个整数。请参考下图。

此外, 测量在至少10个数据包的时间内进行, DUT 的载波漂移在中频和高频下进行测试。

最后, 测试规范要求在正常 (NOC) 和极端操作条件 (EOC) 时执行此测试, 并关闭数据包白化。【白化处理可去除各观测信号之间的相关性，从而简化了后续独立分量的提取过程】

将频率漂移测量结果与蓝牙规范中的传递要求进行比较, 蓝牙规范规定在数据包中的任意位置最大漂移速率为 20 khz x 50 us,。

最大漂移率适用于返回的数据包的有效负载字段中由50μs 分隔的任意两个10位块之间的差异。|fk + 5 – fk| ≤ 20 kHz Hz, k=0 … max.

下图显示了块频率 (fn) 包含1010101010位模式的37字节有效负载的 LE 数据包的偏移跟踪。

 EDR 载波频率稳定性和调制精度

∙ EDR 载波频率稳定性测试的目的：

验证在数据包的EDR部分发射机中心频率的漂移是否符合标准。

∙ EDR 调制精度测试的目的：

验证数据包的 EDR 部分中的调制误差是否低于基于调制方案 (pi/4-DQPSK or 8-DPSK) 的特定标准要求的阈值，调制精度测量主要用于确保相应的接收器能够成功解调传输的信号。

所有测量值必须满足以下条件:

测试过程：

DUT 最初以最长的工作频率传输最长支持的π/4-DQPSK数据包类型 (2-dh1、2-dh3、2-dh5、2-ev3 或 2-ev5), PRBS9 伪随机为有效载荷。

使用最大发射功率。

测试仪从 DUT 获取信号, 并根据数据包头中位的频率偏差计算初始中心频率误差。表示传输的 "1" 的数据包头位的平均频率偏差表示为1记作Δω1，传输的 "0" 的数据包标位的平均频率偏差表示为Δω2.一旦测量了平均频率偏差, 测试仪就会计算出初始频率误差, 如下所示: ωi = (Δω1 + Δω2)/2

接下来, 测试仪使用初始频率误差补偿数据包 EDR 部分中的频率误差。

此外, 测试仪还应用了平方根升余弦测量带滚通因子α为 0.4的和数据包 EDR 部分的带宽±500 khz带宽为3dB滤波器。然后将测量滤波器的输出划分为 50 us, 非重叠块从数据包中的第一个同步符号开始, 到最终有效负载 CRC 符号处完成。对于每个 50 us 块, 测试仪计算脉冲调制相位εo和频率误差ωo以获得块的差分误差矢量幅度 (DEVM)的平方根。然后, 用这些结果用于计算块中每个符号的 DEVM。

对于 DUT 传输的接下来的数据包, 重复此过程直到测量了200个块传完成。

测试在中频高频率下重复进行。

最后, 如果 DUT 支持8-DPSK 调制, 则使用支持最长的8-DPSK 数据包类型 (3-dh1、3-dh3、3-dh5、3-ev3 或 3-ev5) 重复上述整个测试过程。

 EDR差分相位编码

测试的目的：

验证差分 PSK 调制器是否正确地将二进制数据流编码到星座图上正确的相角集合上。

有关 pi/4-DQPSK 和8-DPSK 调制, 请参见下图。

测度过程：

DUT 最初以最低工作频率传输最长支持的2-dh1 或2-ev3 数据包, 并以 prbs9 伪随机为有效负载。

使用最大发射功率。

测试仪从 DUT 获取信号, 对100个数据包进行解调, 并将每个数据包有效负载与预期的 prbs9 数据进行比较，PRBS9 伪随机生成器在每个测试包的开头被一个种子进行初始化。

the PRBS9 pseudo random generator is initialized with a seed of all ones at the beginning of each test packet

最后, 如果 DUT 支持8-DPSK 调制, 则使用支持最长的3-dh1 或3-ev5 数据包重复上述测试过程。

此测试的预期结果是99% 的数据包将没有检测到的错误。

Spectrum Measurements 频谱测试

频谱测试的目的是证明信号不会对其他信号产生干拢。许多频域测量不需要捕获信号的相位内容。因此, 如果 没有VSA,可以使用频谱分析仪进行这些测量。

为了满足测试规范的要求, 蓝牙工具包提供了基于 FFT[离散傅氏变换] 和基于扫描的测量方法。

 频率范围测试

测试的目的：

验证蓝牙发射器发射时的工作频率范围 (2.4 ghz 至 2.4835 ghz) 是否符合标准。

DUT 最初以最低工作频率传输最长支持的 dm 或 dh 数据包 (1、3或5个插槽), 其满载有效负载包含 prbs9 伪随机序列。

使用最大发射功率。

测试仪从 DUT 获取信号, 并找到低于工作频率的最低频率, 在该频率上的频谱功率密度跌落到–80 dBm/Hz EIRP (-30 dBm RBW=100 kHz, PowerdBm = PSDdBm/Hz + 10 * log(BWHz))，此频率记作fL.接下来, DUT 以最高工作频率传输具有满载的最长支持 DM 或 DH 数据包。测试仪从 DUT 获取信号, 并找到高于工作频率的最高频率, 在该频率上, 频谱功率密度低于–80 dBm/HZ EIRP 的水平，此频率表示为fH.对于 DUT 支持的所有特定国家的工作频率范围以及在极端测试条件下 (EOC), 重复上述程序。图42说明了使用具有最大有效载荷的5-slot DM 数据包进行频率范围测量的情况。

 20 db 带宽测试

测试的目的：

验证DUT 的发射峰值功率下降到20 dB时，频率范围是否在所要求的范围内。

标准：

DUT 最初以最低工作频率传输最长支持的 DM 或 DH 数据包 (1、3或5个插槽), 其满载负载包含 prbs9 伪随机序列。

使用最大发射功率。

测试仪从 DUT 获取信号, 并在传输通道中找到峰值功率。

接下来, 测试仪找到传输功率低于通道峰值功率20db 时对应的最低频率并记作fL，接下来, 测试仪找到传输功率低于通道峰值功率20db 的时对应的最高频率并记作fH.测量频率之间的差异f:= |fH–fL|为 20 db 带宽。

上述程序在中、最高工作频率以及极端测试条件下重复进行 (eoc)。

下图说明了使用具有最大有效负载的5插槽 dB 数据包进行 20 db 带宽测量的方法。

To perform 20 dB bandwidth test, the DUT initially transmits at the lowest operating frequency the longest The

 相邻信道功率测试

Test Specification

• TRM/CA/06/C (TX output spectrum-adjacent channel power)

测试的目的：

在 DUT 在主通道发射一个蓝牙信号的同时, 验证相邻信道的信道功率是否在限制范围内。

最低通过要求:

DUT 最初传输 DH1 数据包, PRBS9 为有效负载，fTX = f(M)=f(3) (M=3)其中M是传输频率指数。

使用最大发射功率。

测量频率指数记作N且初始值为设置为0。

测试仪使用零跨度模式从 DUT 获取信号,

RBW = 100 khz,

中心频率等于 f (N)-450 khz.

最大追踪功率Ptxn是确定。

测试仪重复上述测量 10次, 将中心频率增加 100 khz, 直到中心频率=f(N) + 450 kHz为止。一旦执行了十次测量, 相邻通道的总功率就可以通过对每个测量结果的求和来计算, 具体如下:TX(f) = (Ptxi),i= 1...... 10。接下来,测量的中心频率以每次1MHz逐步增加直到达到最高的工作频率 (f (N) >最大 TX 频率)。

在中频上重复以上过程，此频率为 f (Mmax–3) 其中 f (Mmax) 对应于最高的工作频率。下图说明了在通道 15 (M= 15)上使用DH1包传输的测试。

Figure 43 ACP measurement on DH1 packet at 2.417GHz (CH=15)

 带内杂散发射测试

测试目的：

验证发射器的无用信号电平不超过标准。

范围：

此测试是对 EDR 和LE发射机进行的。

DUT先以最长支持的π/4-DQPSK数据包类型 (2-DH1、2-DH3、2-DH5、2-EV3 或 2-EV5), prbs9 伪随机作为有效负载， ftx = f(M)=f(3) (M=3), 其中 M 是传输频率指数。例如, M = 3 对应于中心频率为2.405 Ghz 的第3个蓝牙 EDR 通道.

使用最大发射功率。

测量频率索引通道用 N表示, 初始值为0，N逐步增加直到覆盖整个控制范围。

测试仪使用门控零跨度模式从 DUT 获取信号, RBW = 100KHZ, VBW = 300 KHZ 当中心频率等于 f (n)-450khz时。

测试仪仅获取数据包的 DPSK 部分以及前面的保护间隔和数据包末尾的下电斜坡。

在测量过程中, 当传输频率保持不变时, f (N) 增加, f(M)保持不变，在工作范围内按照下面四种情况计算不同区域的发射电平。

1. 当|M-N|>1, 测试仪在频率f(N)-450kHz从DUT 获取信号, 并确定追踪的最大功率 Ptxn。测试仪重复上述测量 10次, 将中心频率增加 100 kHz, 直到f (n) + 450khz 的中心频率。然后被分析的频带的总功率就通过对单个测量结果的求和来计算: PTX (f) = Σ(PTXi) 其中 i = 1..... 10。

2. 如果 (M-N) = + 1 (下通道), 测试仪在频率f(N)-450 kHz上从 DUT 获取信号。并确定跟踪的最大功率Ptxn。重复上述测量5次直到中心频率增加到f(N) – 50 kHz，每次增加100 khz, 然后被分析的频带的平均功率计算如下: PTX-26dB (f) = Σ(PTXi)/5, where i = 1....5.

3. 如果 (M-N)=0 (参考通道), 测试仪在频率f(N)-450 kHz上从 DUT 获取信号。并确定跟踪的最大功率Ptxn。重复上述测量10次直到中心频率增加到f(N)+450kHz，每次增加100 khz, 最后所分析频段的最大功率如下计算如下: PTXref (f) = max(PTXi), where i = 1....10.

4. 如果 (M-N) =-1 (上通道), 测试仪在频率 f (N) + 50kHz上从DUT 获取信号, 并确定跟踪的最大功率 Ptxn。测试仪重复上述测量5次, 中心频率逐步增加直到f(N) + 450 kHz，每次增加100kHz,最后被分析的频带中的平均功率计算如下: PTX-26dB (f) = Σ(PTXi)/5, 其中i= 1... 5。

重复上述程序, 直到最高工作频率 (f (N) 大于最大 TX 频率)。最后, 在中频和高频 f (Mmax–3)上重复此过程，f(Mmax)是最高工作频率。

下图说明了EDR带内杂散测试，在通道 3 (M= 3) 或2.405 GHz处使用3-EV3包进行发射。

LE带内杂散发射测试

使用了类似的作为 EDR带内杂散发射测试方法。

DUT 以PRBS9发送最大负载尺寸的有效负载 LE 测试数据包。

测试仪使用 1 MHz 频率跨度和 RBW = 100 khz, VBW = 300 khz 从 DUT 获取信号。

采集中心频率设置为 2401 MHz + N MHz, N初始值为零。N以1 MHz步长逐步增加, 直到覆盖整个控制范围。N每次增加测试仪确定最大功率, Ptx _ n, i在下面10个频率上: 2401 MHz + N MHz – 450 kHz + I * 100 kHz, 其中i= 0.. 9。一旦确定了这些值, 就会计算和记录分析被分析频带的总信道功率: PTX = Σ(PTX_N,i).

上述过程重复进行, 直到中心频率达到 2481 MHz。最后, 在中、高工作频率下重复整个过程。下图说明了当0dBm 2.408kHz时传输LE 数据包时的LE带内发射测量。

4.接收器测试

蓝牙接收器测试的设计是为了确保接收器能够以最小的误差持续解调无线传输。

因此, 接收器性能必须在一系列条件下进行测量, 包括传输信号具有高功率的条件、信号功率级别较低的条件, 以及带外和带内干扰的情况。

BER是用于评估接收器在各种条件下的性能的主要指标，通过将接收到的有效负载数据与最初传输的有效负载数据进行比较，是接收到的错误位与有效负载数据中接收的比特总数的比率。

下表总结了蓝牙规范指定的接收器测量值。

Note: Identifier naming convention is: (Test)/CA/NN/C, in which

TRC = Transceiver test

RCV = Receiver test

CA = Capability test (defines the type of testing)

NN = Test purpose number

C = Conformance test performance on dedicated Bluetooth test system (defines the scope) Table 25 Receiver Measurements

接收器测试通常是在关闭跳频和 PRBS 9 用作有效负载的情况下执行的, 但所使用的数据包类型将根据所执行的测试而有所不同。表26汇总了各种接收器测试所需的主要测试设置。大多数接收器测试都是在环回模式下完成的, 测试仪需要能够正确识别和解调来自 DUT 的返回数据包。尽管目前 NI 蓝牙工具包不直接支持环回模式, 但如果 DUT 控制可用且 DUT 能够通过串行接口报告 BER 数据, 则仍可执行大多数接收器测试。

测试BR和 EDR 采用环路模式。

测试LE设备时,采用直接测试模式, 允许向 DUT 发送 HCI 命令, 并从 DUT 获取测量值, RX PER是蓝牙接收器测试的主要指标。

*- For Bluetooth Low Energy the BER limit will vary based on the payload length (<0.1% is for payload length of 37 bytes).. Refer to Table 50 in the Appendix for more details.

Table 26. Bluetooth 射频.TS.4.0 Receiver Measurements

 Sensitivity 灵敏度测试

测试的目的：

验证在受到代表真实通信条件的非理想信号的激励时，DUT 的灵敏度是否达到-70 dBm 或更低的要求。接收机灵敏度水平是影响无线电链路最大关键参数之一。

测试过程：

测试仪最初以发射功率为-70dBm将数据包传输到DUT, DUT 接收数据包, 提取有效负载后恢将数据包复原再重新发送。

测试仪从 DUT 获取DUT重新发送的数据包并执行 BER 测量。

尽管灵敏度测试程序保持不变, 但测试期间使用的实际灵敏度测试参数将根据数据速率和测试数据包的持续时间而有所不同。

BR (单插槽数据包)灵敏度测试: 测试仪和 DUT 最初被设置为最低的工作频率, 以最大有效负载荷 (prbs9)尺寸将"脏"的单槽 DH1 数据包发送DUT，"脏" 数据包包含各种如表28所列的缺损。

测试仪使用第一个缺损值发送20个包, 使用第二个缺损值再传输20个包, 依此类推。一旦10个缺损值被传输，序列将重新从第一个缺损值开始传输。随着时间的推移，除了载波频率偏移和符号定时误差外, 输入信号还会增加载波频率漂移。这是通过在缺损数据包中添加偏差为±25khz 和调制频率为 1.6 khz 的正弦波来实现的。正弦波与数据包同步, 以便其他每个其它的数据包在同步正弦波的0°或180°下开始。有关BR数据包的频率漂移仿真原理的详细信息, 请参阅图 47:

上述测试程序也会在中、最高工作频率以及极端测试条件 (eoc) 重复进行。

BR (多插槽数据包): 多插槽数据包的灵敏度测试程序与单插槽数据包的灵敏度测试程序相同。但是, 对于多插槽情况, 测试仪不断发送 "脏" DH5 或 DH3 数据包, 并以 PRBS9 为有效负载。"脏" 数据包包含各种缺损, 如表28所示。最后, 为了实现载波频率漂移, 在信号中添加了额外的分组同步正弦波, 5 槽数据包 (DH5) 的偏差为±40khz, 3 槽数据包 (DH3) 的调制频率为 300Hz, 3 槽数据包 (DH3) 的调制频率为500Hz。测试程序也会在中、高工作频率以及极端测试条件 (EOC) 重复进行。

EDR灵敏度测试: EDR 数据包的灵敏度测试程序与BR数据包的灵敏度测试程序相同。但是, 对于 EDR, 测试仪会不断发送最长支持(2-DHX 或 2-DHX)且最大尺寸负载包含 PRBS9 序列的 "脏" 的pi/4-DQPSK 数据包。

"脏" 数据包包含各种缺损, 如表30所示。

测试仪使用第一个缺损值发送20个包, 使用第二个缺损值再传输20个包, 依此类推。一旦3个缺损值被传输，序列将重新从第一个缺损值开始传输。随着时间的推移，除了载波频率偏移和符号定时误差外, 输入信号还会增加载波频率漂移。这是通过在缺损数据包中添加偏差为±10khz 和调制频率为 10 khz 的正弦波来实现的。正弦波与数据包同步, 以便其他每个其它的数据包在同步正弦波的0°或180°下开始。有关 EDR 数据包的频率漂移仿真原理的详细信息, 请参阅图48。

测试程序也会在中、最高工作频率以及极端测试条件 (eoc) 重复进行。最后, 如果 DUT 支持8-DPSK 数据包, 则使用支持时间最长的8-DPSK 数据包 (3-dhx 或 3-DHx) 重复上述测试过程, 最大大小有效负载包含 prbs9 序列。

LE: 对于低能量, 灵敏度测试与 BR/EDR 器件的灵敏度测试非常相似。测试仪不断发送包含 PRBS9 序列的最大大小有效负载的 "脏" LE 数据包。"脏" 数据包包含各种损伤, 如表32所示。

测试仪使用第一个缺损值发送50个数据包, 使用第二个缺损值再传输50个数据包, 依此类推。一旦10个缺损值被传输，序列将重新从第一个缺损值开始传输。随着时间的推移，除了载波频率偏移和符号定时误差外, 输入信号还会增加载波频率漂移。这是通过在缺损数据包中添加偏差为±50khz 和调制频率为 625 Hz *？？的正弦波来实现的。正弦波与数据包同步, 以便其他每个其它的数据包在同步正弦波的0°或180°下开始。有关 LE 数据包的频率漂移仿真原理的详细信息, 请参阅图49。

LE灵敏度测试只需要在正常测试条件下进行 (NOC)。

 EDR BER 底限性能

测试的目的：

验证接收器最小BER对应的最低功率电平为60dB.

测试仪最初以最低的工作频率和发送功率将 pi/4-DQPSK数据包传输到 DUT,使得DUT 接口上的输入功率为-60 dBm (测量数据包的超过DPSK调制版本)。(measured over the DPSK modulated version of the packet).

使用支持时间最长的数据包类型为 (2-DHx 或 2-EVx), 含PRBS9最大有效载荷。

DUT 接收数据包, 提取有效负载数据, 并以接收到的相同数据包类型重新传输恢复的有效负载数据。测试仪从 DUT 获取重新传输的数据包, 并在收到 8, 000, 000 bit后执行 BER 测量。测量结果与阈值 7 * 10 ^-6 进行了比较。如果测量的 BER 小于阈值, 测试仪将在中间、最高工作频率重复上述测试程序。如果 BER 大于阈值, 则继续测量, 直到收到 160 000个有效载荷位。然后, 测试仪在中、最高工作频率上重复上述测试程序。最后, 如果 DUT 支持8-DPSK 数据包, 则使用支持最长的8-DPSK 数据包类型 (3-dhx 或 3-DHx) 重复上述测试过程, 最大尺寸的有效载荷包含 PRBS9。EDR BER 底限性能测试仅在正常工作条件下进行。

 最大输入信号电平测试

测试的目的：

验证接收器在高输入功率电平下解调信号的能力。

标准：

测试过程：

对于BR, DUT 设置为环回测试模式, 测试仪发送带有 PRBS9 有效负载的 DH1 数据包。测试仪的功率电平设置成 DUT 的输入能读到-20 dBm。

对于EDR, DUT 设置为环回测试模式, 并关闭跳转。测试仪将继续发送带有 prbs9 有效负载的π/4-DPSK数据包。数据包应该是最长支持XX的数据包类型, 可以是2-dhx 或2-DHx。如果 DUT 支持 8-DPSK, 则将使用支持最长数据包类型 (3-dhx 或 3-DHx) 的8-DPSK 数据包重复测试。

对于BR和EDR, DUT 接收数据包, 提取有效负载数据, 并以接收到的相同数据包类型重新传输恢复的有效负载数据。测试仪从 DUT 获取重新传输的数据包, 并执行 BER 测试。

对于 LE ，关闭跳频, 并将 DUT 设置为直接测试模式。测试仪传输最长PRBS9 有效负载的数据包。DUT 返回通过 CRC 的数据包数, 以便测试仪可以计算 PER。测试仪的功率电平设置成 DUT 的输入能读到-10 dBm。

BR、EDR 和LE最大输入信号电平测试都在低频率、中频和高频频率下进行。

 互调测试

测试的目的：

验证接收器能够从需要的信号频率范围附近的干拢信号中解调出蓝牙信号。

Minimum Passing Requirements

测试过程：

DUT 通过电缆连接到测试仪, 并将 DUT 设置为以最低频率接收。

DUT 同时发送3个测试信号。一个是有用的测试信号, 该信号是具有 prbs9 有效载荷的调制载波, 在frx,上传输，另外两个干扰信号。第一个干扰信号是一个在频率f1上单调（single tone.第二干扰信号是在频率f2上连续 的PRBS15 调制载波.

信号之间的关系应如下所示:

fRx= 2 *f1-f2和f2-f1|=n* 1 Mhz, 其中 n = 3、4或5

测试仪将3个混合信号传输到 DUT。对于BR和EDR, DUT 接收数据包, 提取有效负载数据, 并以接收到的相同数据包类型重新传输恢复的有效负载数据。测试仪从 DUT 获取重新传输的数据包, 并执行 BER 测试。

对于 LE,关闭跳频, 并将 DUT 设置为直接测试模式。

测试仪传输具有最长的 PRBS9 有效负载的数据包。

DUT 返回通过 CRC 的数据包数, 以便测试仪可以计算 PER。

测试是在含干扰信号的情况下进行的,干拢信号是在n的每个值的接收频率上下，接收频率设置为中间和最高工作频率。

信号发生器的输出功率电平的设置是考虑线损以便DUT能读出特殊的功率电平, 以便 DUT 的输入看到特定的功率电平。

对于LE,两个干扰信号应设为-50 dBm, 对于BR和EDR 应设为-39 dBm

对于 BR,EDR,LE所需的蓝牙信号都应设为-64 dBm。

 C/I 载波干拢比

测试的目的：

相邻和共通道信号干扰时，验证接收器测量有用信号能力。与阻塞性能类似, 载干比 (C/I) 也很重要, 因为在给定的频率范围内传输的有用信号和干拢信号同时存在。

对于蓝牙低功耗, BER/PER 的限制将根据有效负载长度而变化 (BER< 0.1% 适用于负载长度37字节)。有关详细信息, 请参阅附录中的表50。

Basic Rate:

通过将有用信号与干扰信号组合，再测量误码率 (BER) 来测试 DUT 的干扰性能。利用两个矢量信号发生器生成所需的信号和干扰信号。这些信号被组合并发送到 DUT。硬件设置的示意图如图49所示。

将干扰信号放置在一组已知频率和振幅的系列中，然后测试有用信号的误码率 (BER) 实现对DUT的C/I的测试。此测试在环回测试模式下执行。图49说明了所需信号和几个干扰信号的功率和频率之间的一般关系。

C/I 测试一次只能生成一个干扰信号。图52显示了来自所需信号的 1 MHz、2 MHz 和 3 MHz 偏移信号的干扰信号。它没有显示此测试的其他可能的干扰信号。

在 C/I 测试期间, 所需信号的中心频率从低频变为中间工作频率, 并以最高的工作频率完成。干扰信号是通过79个干扰信号频率 (2402–2480 MHz) 列表产生的。表38定义了有用信号结构和干扰信号结构。

在执行共通道、1 MHz 和 2 MHz 干扰频率测试时, 有用信号必须保持在参考灵敏度电平(-70 dBm)以上10dB左右，即-60 dBm。在其他部分测试时, 有用信号必须保持在参考灵敏度电平上3 dB左右 ，即-67 dBm。

请注意, 在从2400 – 2483.5 MHz带宽以外的频率应该符合带外阻塞规范。干扰信号和有用信号都应进行 GFSK 调制。

在比有用信号≥2 MHz的射频通道上, 最多允许5个寄生响应。对于这些马刺的C/I比率应等于-17 dB。

Note that a maximum of five spurious responses are allowed at RF channels ≥2 MHz from the wanted signal. The C/I ratio should be equal to -17 dB for these spurs.

EDR:

C/I测试类似于BR的 C/I测试, 但也有几个区别。干扰信号的调制应与有用信号的调制相同, 以实现共通道干扰。所有其他通道将遵循与BR (GFSK) 调制干扰信号相同的格式, 如表37所示。有用信号的 DQPSK 调制信号的干扰频率和振幅, 请参阅表 40:

与BR类似, 允许在≥2MHz范围内允许五个马刺，对于

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/265b59088f9951e79b89680203d8ce2f006665f7.html