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Bluetooth® v5.1 テストソリューション

最新規格Bluetooth v5.1(AoA/AoD)に対応したモジュール・デバイスのRFテストや接続性テストに

Bluetooth® v5.1_Main

Bluetooth® テクノロジーは、スマートフォンの成長と共に、スピーカ・ヘッドフォン等のオーディオ製品や、ウェアラブル端末・スマートウォッチ等との通信で広く利用され、一般消費者にとっても身近な最も成功した無線通信技術の一つです。今日ではスマートフォン・タブレットPC・ノートパソコンのほぼ全ての製品にBluetoothが搭載されています。

2016年12月にリリースされたBluetooth core spec v5.0では、超低消費電力の無線通信技術であるBluetooth Low Energy(BLE)を拡張し、 データレート高速化と通信範囲の向上を実現させ、 IoT分野でより使いやすい無線システムに進化しました。これにより、ウェアラブル端末やウェルネス製品に加え、産業分野での利用拡大が期待されています。

2019年1月にリリースされたBluetooth core spec v5.1(Bluetooth v5.1)でも同様に、IoT分野での使い勝手を更に良くする機能追加が行われました。これまでのBluetooth(Bluetooth v5.1リリース以前)でも、Bluetooth Low Energy(BLE)が持つ超低消費電力という特徴から、位置情報サービスにおいて利用されてきました。しかし、その位置推定の精度は低く、大よその距離しか推定できませんでした。Bluetooth v5.1では、高精度な位置推定ができる方向探知機能:Angle of Arrival(AoA)/Angle of Departure(AoD)が追加され、センチメートルレベルの精度で位置推定が可能になります。
これにより、品質の高い位置情報サービスの提供が可能となり、様々な産業分野での利用拡大が期待されています。

figure-AoA
figure-AoD

(出典:Bluetooth SIG, Inc.

このBluetooth v5.1に追加された新たな機能:Angle of Arrival(AoA)/ Angle of Departure(AoD)は、Bluetooth信号の物理層の技術によって成立しているため、専用のRFテスターによって、Bluetooth規格で定義された性能を満たしているか確認することが求められます。

Bluetooth®のワードマークおよびロゴは、Bluetooth SIG, Inc. が所有する登録商標であり、アンリツはこれらのマークをライセンスに基づいて使用しています。

Bluetooth v5.1(AoA/AoD)の利用が期待される産業分野

位置情報サービスは、今後最も成長が期待されている分野であり、AoA/AoDによる高精度な位置推定が可能なBluetooth v5.1は、その成長を支える技術の一つになります。Bluetooth v5.1(AoA/AoD)を使用した位置情報サービスの使用事例を以下に示します。

倉庫

Warehousing

Bluetooth v5.1を利用することで、倉庫内の部品・商品などの在庫管理が容易になります。在庫品を探す場合など、その保管位置をスマートフォンで簡単に認識できるため、作業効率が上がります。

駐車場

Parking

Bluetooth v5.1モジュールを搭載した車とスマートフォンを連携させることで、駐車場のどの位置に車を止めたかを正確に知ることができ、駐車時に駐車位置を覚える必要がなくなります。

ショッピングモール

Shopping

スマートフォンの地図上に、欲しい商品を販売する店と商品の展示位置とその歩行ルートが表示され、買い物客は、そのルートとおりに行くことで迷うことなく商品を購入することができます。

美術館

Viewing

絵画鑑賞するお客さんが移動するたびに、スマートフォンに対象の絵画情報が表示されたり、お客さんの鑑賞したい絵画の展示位置と歩行ルートが表示され、そのルートとおりに行くことで迷うことなく絵画鑑賞ができます。

Bluetooth v5.1 Angle of Arrival(AoA)/ Angle of Departure(AoD)とは?

【これまでのBluetoothの位置推定手法】

これまでのBluetoothによる位置推定方法は、ビーコンデバイスが発する際の電力値の情報と、受信デバイスが受けた電力(RSSI:Received Signal Strength Indication)を比較し、その差から距離を推定するものでした。この手法では、ビーコンデバイスからの大よその距離を推定する事は出来ますが、どの方向にあるかはまでは分かりません。また、方向を特定するには複数のビーコンデバイスを設置する必要がありますが、その場合も高い精度を求めるのは困難です。

OLD Position Method

(出典:Bluetooth SIG, Inc.に加筆)

【Bluetooth v5.1 の位置推定手法】

Bluetooth v5.1で採用された位置推定手法(方向探知技術)は、対向するBluetoothデバイスの一方に複数のアンテナを搭載し、アンテナに到来した電波の位相を比較する事で、到来電波の角度を求め、そのデータを基に対向デバイスの方向と距離を推定します。手法には、Angle of arrival(AoA)とAngle of Departure(AoD)があります。

位置推定手法 説明
Angle of Arrival(AoA)
受信機:複数アンテナ

1アンテナのビーコンデバイスから送信される電波を、複数アンテナを持つデバイスが受信します。受信側では、各受信アンテナに到来する電波の経路が変わり、この経路の違いから、異なる位相情報が得られます。
注意:位相差によって方向を推定するため、位相が360°回転してしまわないよう、アンテナ間の距離(d)は、1波長(約12 cm)以内に収める必要があります。

AoA Position Method

(図 出典:Bluetooth SIG, Inc.

Angle of Departure(AoD)
送信機:複数アンテナ

複数アンテナのビーコンデバイスから送信される電波を、1アンテナのデバイスが受信します。送信アンテナ間の距離に応じて受信アンテナに到来する経路が変わることから、異なる位相情報が得られます。
注意:AoAと同様に、位相が360°回転してしまわないよう、送信アンテナ間の距離は、1波長(約12 cm)以内に収める必要があります。

AoD Position Method

(図 出典:Bluetooth SIG, Inc.

このAngle of Arrival(AoA)/ Angle of Departure(AoD)を実現するため、Bluetooth Low Energy信号のフォーマットが新たに定義され、”Constant Tone Extension”と呼ばれる可変長の領域が付け加えられました。
この新たに追加された信号(フレーム)の電力や周波数等、RF特性の測定項目がBluetooth SIGによって定められ、アンリツのMT8852Bはそれらをサポートします。

Frame Structure

Bluetooth direction finding signal with CTE

(出典:Bluetooth SIG, Inc.

Bluetooth v5.1 に準拠したBluetoothテストセットMT8852B

Bluetooth v5.1の新たな機能:Angle of Arrival(AoA)/ Angle of Departure(AoD)は、Bluetooth信号の物理層の技術によって成立しているため、

  1. Bluetooth v5.1通信チップを開発するメーカ
  2. 同チップを搭載したモジュールを開発するメーカ
  3. 同チップ、モジュールを搭載したデバイスを開発するメーカ

は、 Bluetooth v5.1のテスト仕様に準拠した専用のRFテスターによって、製品がBluetooth規格で定義された性能を満たしているか確認することが求められます。

アンリツのBluetooth テストセットMT8852Bは、Bluetooth v5.1のテスト仕様に準拠したBluetooth専用の測定器であり、Bluetooth SIGに認定された業界標準のテストソリューションです。
MT8852Bは、Bluetoothチップ/モジュール/デバイスのRFテストや接続性テストなどの多くのテスト項目に対応しており、R&Dや製品検証、製造工程での幅広い用途に利用できます。

MT8852B

Bluetooth テストセット MT8852B

MT8852Bは、Bluetooth v5.1の以下のテストケース・パケット送信機能に対応しています。Bluetooth v5.1は、オプション機能です。

MT8852B Supported Test cases

  • Output Power
  • Carrier frequency offset and drift
  • Tx Power Stability, AoD Transmitter

MT8852B Supported Packet Generation

  • AoA and AoD packet generation with slot duration and variable CTE lengths

さらに、MT8852Bが持つ下記の特徴(下記)により、お客様のIoT市場に向けた早期製品リリースに貢献いたします。

試験の信頼性が向上
  • Bluetooth SIG(Bluetooth標準化団体)に認定された業界標準の測定器
  • Bluetooth RF.TS.5.1.0/RF-PHY.TS.5.1.0テスト仕様に準拠した試験に対応
  • Bluetoothロゴ認証試験の事前評価に最適
優れた操作性(簡単操作)
  • HCI(Host Control Interface)或いは2-wireインターフェースを介して自動制御
  • 内蔵のスクリプトを用いてボタン1つで各試験項目の測定に対応
  • 自動ソフトウェアを用いてバスタブ曲線などの特性評価が簡単
SoC(System on Chip)ベンダとの
データ相関や技術サポートがスムーズ
  • 主要SoCベンダの基準測定器として採用

アンリツはBluetooth標準化団体で規格づくり参画

アンリツはBluetooth標準規格団体に参画し、Bluetooth v5.1を含む国際標準規格づくりの一翼を担っています。更にこの活動で蓄積した知識、お客さまとの強固なパートナーシップをソリューション開発に生かしています。

<アンリツが参画している標準規格団体>
Bluetooth SIG https://www.bluetooth.com/ja-jp

展示会案内

InterBEE 2019
Bluetoothテスタ MT8852Bを展示します。
ぜひ、会場内アンリツブースにて実機をご覧ください。

製品について詳しく

上記製品についてのお見積りはこちらから
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