蓝牙无线测试简介
发布日期:2021-05-03 09:30:53 浏览次数:1 分类:技术文章

蓝牙设备工作于ISM( Industrial Science and Medicine)频段,具体频段为 2400-2483.5MHz。通常运行在2402MHz到2480MHz之间的79个信道上,信道带宽1M,K取0-78,信道频率为2402 + K。在频段前后各有一段保护带宽,分别为2M和3.5M。

      因为蓝牙工作在ISM频段,对其频率范围有着比较严格的要求,在蓝牙的输出频率范围中有此要求,衡量标准是功率谱密度为-80dBm/Hz,如RBW设置为100K,那么即为-30dBm。 蓝牙双工模式是TDD的。功率分3个级别

Class1:0dBm-20dBm;

Class2:-6dBm-4dBm;

Class3:0dBm

常见的是Class2,功率一般在0dBm附近。此外也听说有Class 1.5,不过不是标准值,功率在Class1-2之间。

蓝牙的调制方式有三种,GFSKπ/4-DQPSK8DPSK。标准调制信号的参数具体就参看spec吧。

测试前的设置包括测试方式是环回还是发送方式,是否需要跳频分组是单时隙分组还是多时隙分组,分组的净荷PRBS9还是00001111/01010101

蓝牙TX的基本测试项目包括

输出功率,功率谱密度,功率控制,频率范围,20dB带宽,邻信道功率,调制特性,初始载波容差,载频偏移

RX的基本测试项为

灵敏度,载干比性能,阻塞性能,交调特性和最大输入电平

再就是EDR的测试了,无非是不同的调制方式。

      对于邻信道功率,和TD或者W有点差别,规范中规定的测试范围比较广。具体为,+-2的信道,小于-20dBm,对于+-3和其他所有信道,应该是-40dBm,允许有3个fail点,但是fail点的功率不能超过-20dBm。对于载干比的测试,有这样一个问题,在要求列表中,对于同频,要求信号比干扰大11dB。1M处为0dB,2M处为-30dB,大于3M处为-40dB。但是对于一个镜频点,要求是-9dB。规范里说明这个镜频点由芯片厂家给出。此外不满足要求的频率点称为杂散响应点,在大于有用信号频率2M以外允许有5个这样的点,但是这些点必须满足C/I大于-17dB。

      因为也有人会问到DH12-DH3等是什么意思的问题,所以这里也说一下数据分组模式的问题,蓝芽系统支持实时的同步定向联接和非实时的异步不定向联接,分别成为SCO链路(Synchronous Connection-Oriented Link)和ACL链路(Asynchronous Connection-Less Link),前者主要传送话音等实时性强的信息,在规定的时隙传输,后者则以数据为主,可在任意时隙传输。但当ACL传输占用SCO的预留时隙时,一旦系统需要SCO传输,ACL则自动让出这些时隙以保证SCO的实时性。ACL数据包有几种形式,比如我们比较常见的DH1,DH3,DH5DM1,DM3,DM5。后面的数字表示的是支持的时隙数。DHDM的区别是DH没有加FEC,即前向纠错码。因此抗干扰性较差,但是传输速率比DM要快。对于测试中出现的2-DH13-DH1,就是调制方式的不同的,2对应的是π/4-DQPSK3对应的是8DPSKSCO的数据包包含HV1,HV2,HV3DV,EV3,EV4,EV5,不过实际中都是测试数据业务,这个大家知道就OK了。

1.    发射测试

(1)    输出功率

链路为跳频,EUT设置为环回模式或发送模式,发送净荷PN9,分组类型为所支持的最大长度的分组(DH1,3或5)。

测试仪在低、中、高三个频点,对整个突发范围内测量峰值功率和平均功率。

规范要求峰值功率和平均功率各小于23dBm和20dBm,并且满足以下要求:

如果EUT的功率等级为1,0dBm<平均功率<20dBm;

如果EUT的功率等级为2,-6dBm<平均功率<4dBm;

如果EUT的功率等级为3,平均功率<0dBm。

(2)    功率密度

链路为跳频,EUT设置为环回模式或发送模式,发送净荷PN9,分组类型为所支持的最大长度的分组(DH1,3或5)。

测试仪通过扫频,在240MHz频带范围内找到对应最大功率的频点,然后以此频点进行时域扫描(扫描时间为1分钟),测出最大值,要求小于20dBm/100kHz。

(3)    功率控制

初始状态为非跳频,测试模式为环回模式或发送模式。发送净荷PN9,分组类型为DH1。被测机输出功率最大为-40dBm。

EUT分别工作在低、中、高三个频点,回送调制信号为PN9的DH1分组。测试仪通过LMP信令控制EUT输出功率,并测试功率控制步长的范围,规范要求在2dB和8dB之间。

(4)    频率范围

初始状态为非跳频,测试模式为环回模式或发送模式。发送净荷PN9,分组类型为DH1,3或5。

当EUT工作在最低频点时,测试仪找到功率密度下降为-80dBm/Hz(-30dBm/100KHz带宽 )时的频点fL;当EUT工作在最高频点时,测试仪找到功率密度下降为-80dBm/Hz(-30dBm/100KHz带宽 )时的频点fH。要求fL位于2399~2405MHz范围内,fH位于2475~2485MHz范围内。

(5)    20dB带宽

非跳频,测试模式为环回模式或发送模式。发送净荷PN9,分组类型为DH1,3或5。

EUT分别工作在低、中、高三个频点,回送调制信号DH1分组。

测试仪扫频找到对应最大功率的频点,并且找到其左右两侧对应功率下降20dB时的fL和fH,20dB带宽Df = | fH - fL |,要求Df小于1MHz。

(6)    相邻信道功率

非跳频,测试模式为环回模式。发送净荷PN9,分组类型为DH1。

EUT工作频点分别为第0信道、第39信道和第78信道,回送净荷为PN9的DH1分组。测试仪扫描整个蓝牙频段,测试各个信 道的功率。

要求相邻第2道的泄漏功率小于-20dBm,相邻第3道及其以上的泄漏功率小于-40dBm。

(7)    调制特性

非跳频,测试模式为环回模式。发送净荷11110000,分组类型为DH1,3或5。

EUT分别工作在低、中、高三个频点。测试仪以所支持的最大分组长度发送为11110000的分组,并对EUT回送的分组计算频率偏移的峰值和均值,分别记为Df1max 和Df1avg。测试仪以所支持的最大分组长度发10101010的分组,并对EUT回送的分组计算频率偏移的峰值和均值,分别记为Df2max 和Df2avg,要求满足以下条件:至少99.9%的Df1max满足 140kHz< Df1max <175kHz;至少99.9%的Df2max 3115kHz;Df2avg /Df1avg 30.8。

(8)    初始载波容限

跳频,测试模式为环回模式。发送净荷PN9,分组类型为DH1。

测试仪根据4个前导码计算载波频率f0,要求与标称频率fTX的差小于75kHz。

(9)    载波频率漂移

跳频,测试模式为环回模式或发送模式。发送净荷10101010,分组类型为DH1,3或5。

要求载波瞬时漂移小于40kHz。规范还要求载波漂移速率小于4000Hz/10μs。


2.    接收测试

对于接收测试来说,所有指标的测试都是基于误码率的统计,并且至少要统计1600000个比特。

(1)    单时隙灵敏度

WiMAX(WorldwideInteroperability for Microwave Access,全球微波互联接入)

EUT分别工作在低、中、高三个频点,回送调制信号的DH1分组。依照蓝牙规范的要求,测试仪控制其输出功率,以使EUT的收信功率为-70dBm。蓝牙规范允许EUT发送的射频信号具有75kHz的初始误差和40kHz的频率漂移,即总共允许有115kHz的误差。此外,还要考虑调制、符号定时等引起的误差。假如EUT的收信机性能由一个输出“完美”信号的测试仪来测试,其测试结果不足以提供冗余度来适应真正的无线传输环境,用户将得到一个关于收信机质量的错误结果。经验告诉我们,对于有扰测试,蓝牙收信机的灵敏度一般会劣化4~10dB,具体值与分组长度和蓝牙芯片种类有关。

测试仪必须支持有扰发射(dirty transmitter),,将干扰加入到发送的蓝牙信号中,每20ms一组,从第一组依次到第十组,再返回第一组,不断重复。。测试仪对误码率进行统计,要求误码率BER<0.1%。

(2)    多时隙灵敏度

类似于单时隙灵敏度的测试,不过分组类型为DH3、DH5。

(3)    最大输入电平

即蓝牙接收机的饱和电平。 EUT工作于低、中、高频点。测试仪发送DH1分组信号,并控制其发射功率,以使EUT收信机入口处的电平为-20dBm。测试仪统计误码率,要求BER〈0.1%。


测试仪表要求:

测试仪必须具备蓝牙协议栈;为了进行蓝牙无线测试,测试仪必须完全支持蓝牙测试模式协议;必须能每秒进行1600次跳频;必须支持“dirty transmitter”。

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关于作者

    白红宇是个全栈工程师,前端vue,小程序,app开发到后端框架设计,数据库设计,环境部署上线运维。

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