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蓝牙 5.1 测试解决方案

具有 AoA/AoD 规格的新蓝牙 5.1 标准的射频和连接测试

Bluetooht5.1_Main

继智能手机在全球普及后,蓝牙® 技术不仅广泛用于智能手机,而且广泛用于耳机和耳塞等音频产品以及可穿戴设备,它已成为面向普通消费者的最成功的无线电技术之一。如今,蓝牙几乎内置在每一部智能手机、平板电脑和笔记本电脑中。

2016 年 12 月发布的蓝牙核心规范 v5.0 扩展了超低功耗的蓝牙低能耗 (BLE) 规范,并且增加了数据速率和通信范围,以便用于无线物联网等系统。因此,预计可穿戴设备、保健产品和工业领域将越来越多地使用蓝牙。

最近,2019 年 1 月发布的更新蓝牙核心规范 v5.1(蓝牙 5.1)添加了新的功能,更方便用于物联网应用。其实在蓝牙 5.1 之前,使用蓝牙信标的定位服务就一直在利用蓝牙设备的 BLE 功能。但是,精度一直相对较低,且无法在距信标更远的距离准确估计。而蓝牙 5.1 使用一种新的到达角 (AoA)/发射角 (AoD) 方向搜索功能解决了这个问题,实现了几厘米的高定位精度。
因此,蓝牙 5.1 支持更高质量的定位服务,预计将普及到各个工业领域。

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(来源:Bluetooth SIG, Inc.

由于使用蓝牙信号 PHY 层技术实现了这一新的 AoA/AoD 功能,需要专用射频测试仪来确认性能是否符合蓝牙 5.1 标准。

蓝牙® 文字商标和徽标是 Bluetooth SIG, Inc. 的注册商标,Anritsu 使用此类标志需获得许可。

潜在蓝牙 5.1 (AoA/AoD) 应用领域

定位服务在许多领域都有望增长,蓝牙 5.1 AoA/AoD 提供的更高定位精度将支持这一增长。蓝牙 5.1 (AoA/AoD) 技术的一些潜在应用如下所述。

仓储

Warehousing

蓝牙 5.1 的定位精度有利于产品仓储,使用智能手机即可找到物品,提高了工作效率。

停车

Parking

内置蓝牙 5.1 的车辆可以连接到智能手机,这样就可以轻松找到停放车辆,而不需要记住它的停放位置。

购物

Shopping

智能手机地图可以同时显示商店位置和商店中物品的位置,便于购物者规划有效的购物路线。

检视

Viewing

美术馆的参观者每次在画与画之间移动时,智能手机都可以显示下一幅潜在画的路线,以获得更好的艺术欣赏体验。

什么是蓝牙 5.1 到达角 (AoA)/发射角 (AoD)?

[传统蓝牙定位]

传统蓝牙定位技术将信标功率数据与实际接收信号强度指示 (RSSI) 进行比较,通过值差估计位置。虽然这种方法可以估计出距信标的近似距离,但不能从信标确定设备的方向。估计方向需要安装多个信标,而且仍然难以实现高精度。

OLD Position Method

(来源:向 Bluetooth SIG,Inc. 添加一些文字)

[蓝牙 5.1 定位方法]

蓝牙 5.1 定位方法(定向搜索技术)比较由内置在蓝牙 5.1 设备中的多个天线接收的无线电波的相位,以计算到达无线电波的角度。有两种方法:到达角 (AoA) 和发射角 (AoD)。

定位方法 说明
Angle of Arrival(AoA)
多根 Rx 天线

使用一根天线从信标发送的无线电波被接收机的多根天线接收,其中到达无线电波的路径被切换到每根 Rx 天线,以从每个路径获取不同的相位信息。
注:要从相位差估计方向,天线之间的距离 (d) 必须在约 12 厘米(一个波长)以内,这样相位就不会旋转 360°。

AoA Position Method

(来源:Bluetooth SIG, Inc.

Angle of Departure(AoD)
多根 Tx 天线

使用多根天线从信标发送的无线电波由接收机的单根天线接收,其中 Rx 天线的到达路径被切换以匹配 Tx 天线之间的距离,从而获得相位差信息。
注:和 AoA 一样,要从相位差估计方向,Tx 天线之间的距离 (d) 必须在约 12 厘米(一个波长)以内,这样相位就不会旋转 360°。

AoD Position Method

(来源:Bluetooth SIG, Inc.

在蓝牙低功耗信号格式中新增了一个可变长度字段 Constant Tone Extension,以实现到达角 (AoA)/离开角 (AoD) 功能。
该新增信号(帧)的功率、频率、RF 特性等测量值由蓝牙 SIG 确定,受 Anritsu MT8852B 支持。

Frame Structure

Bluetooth direction finding signal with CTE

(来源:Bluetooth SIG, Inc.

针对蓝牙 5.1 的蓝牙测试套件 MT8852B

由于新的蓝牙 5.1 AoA/AoD 功能是使用蓝牙信号 PHY 层技术实现的,为了确认产品性能是否符合蓝牙 5.1 标准指定的水平,制造商需要一个符合蓝牙 5.1 测试规范的专用测试仪:

  1. 开发蓝牙 5.1 通信芯片组
  2. 研究具有内置蓝牙 5.1 通信芯片组的模块
  3. 研究具有内置蓝牙 5.1 模块和芯片组的设备。

Anritsu 的蓝牙测试套件 MT8852B 是一款专用蓝牙测量仪器,符合蓝牙 5.1 测试规范的要求,并经蓝牙 SIG 认证为全行业测试解决方案。
由于支持许多测试项目,包括蓝牙芯片/模块/设备射频测试和连接测试,MT8852B 广泛应用于研发和制造流程。

MT8852B

Bluetooth 蓝牙测试装置 MT8852B

MT8852B 蓝牙 5.1 选项支持以下蓝牙 5.1 测试用例和数据包 Tx 功能。

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

此外,MT8852B 还具有以下功能,可帮助客户针对快速增长的物联网市场提前发布产品。

更高的测试可靠性
  • 经蓝牙 SIG 认证的全行业标准测量仪器
  • 支持蓝牙 RF.TS.5.1.0/RF-PHY.TS.5.1.0 测试
  • 非常适合蓝牙徽标注册预评估测试
更易于操作
  • 使用HCI(主机控制接口)或2线接口自动控制
  • 支持使用内置脚本对测试项目的一键测量
  • 使用自动化软件轻松评估浴盆曲线等特性
简单技术支持以及与 SoC(片上系统)供应商的数据关联
  • 作为主要 SoC 供应商的关键测量仪器s

Anritsu 作为蓝牙 SIG 成员

Anritsu 是创建国际标准(包括蓝牙 5.1)的蓝牙 SIG 的活跃成员。该公司凭借这一经验以及强大的客户伙伴关系,开发出强大的测量解决方案。

<蓝牙 SIG 成员名单>
蓝牙 SIG https://www.bluetooth.com/

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