罗德与施瓦茨培训资料之蓝牙技术原理与测试
[电子工程] 揭秘你不知道的低功耗蓝牙(BLE)测试技术
![[电子工程] 揭秘你不知道的低功耗蓝牙(BLE)测试技术](https://img.taocdn.com/s3/m/36869db0b9f3f90f76c61bee.png)
电子工程专辑我们生活在一个幻想与现实辉映、科技与人文交织、个体与整体相融、隐私与透明平衡的空间里。
在万物互联的世界，一切趋向足够出色，且性能完美的可穿戴设备，已然一步步实现在我们的身边。
可穿戴设备通常被定义为物联网技术最直接的落地应用之一，随着创新技术的不断发展，可穿戴设备的形态日趋多样化，带动了整个物联网产业链的商业化延伸，而低功耗蓝牙(BLE)又是可穿戴设备中应用最广泛的无线连接技术。
过去十年间，相关用例从连接电脑外围设备扩展到与可穿戴设备进行全面通信和更多其他应用。
最新版Bluetooth®规范(5.0、5.1、5.2)进一步涵盖了IoT 领域的更多应用。
相较经典蓝牙，BLE在保持同等通信范围的同时，显著降低功耗和成本，是将不同传感器、外围设备和控制设备连接在一起的理想选择。
从智能家居、智慧城市、智能工业等领域，BLE给人类提供了一个无限可能的智能生活场景，在我们身边曾经简朴、分割的一切，现在都开始连接，并且变得智能。
无可否认，在低功耗蓝牙技术的发展和推动下，"人机交互"，甚至"人机共生"将成为我们当下和未来生活的常态。
由于低功耗蓝牙智能设备越发强调外形紧凑小巧与高集成度，对其测试测量的方法也因此有了更高的标准，而空口测试(OTA)当仁不让的将获得更多的关注。
但为了优化测试程序，所有方法优势互补才是最佳选择。
蓝牙联盟 (Bluetooth SIG) 通过认证流程的各种测试用例确保设备具备协同工作的能力，以及在其交换中具有合格的质量和性能，完成声明后方可获得蓝牙标签进入市场。
让我们先来先来认识一下针对低功耗蓝牙的几种测试方法：直接测试模式直接测试模式(DTM-Direct Test Mode)是一种用于低功耗蓝牙射频性能测试的模式，也是蓝牙核心规范的一部分，任何符合蓝牙核心规范的芯片都能进行DTM测试。
DTM通过测试仪器直接连接蓝牙设备控制接口，执行测试项目，自动完成和蓝牙模块之间的交互命令和蓝牙参数设定，DTM可以用于研发、预认证和一致性生产之中，是目前符合BlueSig 规范的蓝牙低功耗测试方法。
蓝牙技术原理与测试(中文)
蓝牙技术原理与测试(中文)蓝牙技术原理与测试摘要蓝牙技术的基本原理蓝牙技术的定义和特点蓝牙技术是一种基于无线电频率的短距离通信技术，它由瑞典爱立信公司于1994年提出，后来由多家公司组成的蓝牙特殊兴趣小组（B luetooth Special InterestGroup，简称SIG）共同制定和维护标准。
蓝牙技术的主要特点如下：低功耗：蓝牙技术采用了一种称为频率跳变（Frequency Hopping SpreadSpectrum，简称FHSS）的扩频技术，它可以在2.4GHz的工业、科学和医疗（Industrial, Scientific andMedical，简称ISM）频段内随机跳变79个频道，每一个频道占用1MHz的带宽。
这样可以减少干扰和信号衰减，提高通信效率和可靠性，同时也降低了功耗。
低成本：蓝牙技术使用了一种单片集成电路（System onChip，简称SoC），它将微处理器、射频收发器、基带处理器、存储器和接口等功能集成在一个芯片上。
这样可以降低硬件成本和复杂度，提高集成度和可移植性。
高安全性：蓝牙技术提供了多种安全机制，包括配对（Pring）、认证（Authentication）、加密（Encryption）和授权（Authorizati on）等。
配对是指两个设备之间建立一个惟一的信任关系，通过交换一个共享密钥来实现。
认证是指验证两个设备之间是否存在配对关系，通过比较设备地址和密钥来实现。
加密是指对通信数据进行加密和解密，通过使用密钥和算法来实现。
授权是指控制两个设备之间可以进行哪些服务或者操作，通过用户或者设备的设置来实现。
易于使用：蓝牙技术支持即插即用（Plug andPlay）和自动发现（AutomaticDiscovery）等功能。
即插即用是指用户无需安装任何驱动程序或者软件，只需将蓝牙设备连接到电源或者其他设备上，就可以自动启动并工作。
自动发现是指蓝牙设备可以自动搜索周围的其他蓝牙设备，并显示其名称、类型和服务等信息。
蓝牙测试原理
蓝牙测试原理蓝牙技术是一种无线通信技术，它可以在短距离内实现设备之间的数据传输。
蓝牙测试是确保蓝牙设备正常工作的重要环节，它涉及到蓝牙的传输距离、传输速率、功耗、连接稳定性等多个方面。
本文将介绍蓝牙测试的原理及相关知识。
首先，蓝牙测试的原理是基于蓝牙技术的工作原理。
蓝牙技术采用短距离无线通信，使用2.4GHz的ISM频段，采用频率跳跃扩频技术，可以实现设备之间的稳定连接。
在蓝牙测试中，需要对蓝牙设备的发射功率、接收灵敏度、频率偏移、蓝牙协议栈等进行检测和验证，以确保设备在不同环境下的正常工作。
其次，蓝牙测试涉及到多个方面的内容。
在蓝牙测试中，需要对蓝牙设备的传输距离进行测试，以确定设备在不同距离下的传输性能。
同时，还需要测试蓝牙设备的传输速率，包括数据传输速率和响应速度等。
此外，蓝牙测试还需要对设备的功耗进行测试，以验证设备在不同工作状态下的电池消耗情况。
另外，连接稳定性也是蓝牙测试的重点内容之一，需要测试设备在复杂环境下的连接稳定性和抗干扰能力。
此外，蓝牙测试还需要使用专业的测试设备和工具。
在蓝牙测试中，通常会使用蓝牙测试仪、频谱分析仪、信号发生器等专业设备，以对蓝牙设备进行全面的测试和验证。
同时，还需要使用蓝牙测试软件对测试结果进行分析和处理，以得出准确的测试结论。
总之，蓝牙测试是确保蓝牙设备正常工作的重要环节，它涉及到蓝牙技术的工作原理、传输距离、传输速率、功耗、连接稳定性等多个方面。
在蓝牙测试中，需要对蓝牙设备进行全面的测试和验证，以确保设备在不同环境下的正常工作。
为了进行蓝牙测试，需要使用专业的测试设备和工具，并结合蓝牙测试软件对测试结果进行分析和处理。
通过蓝牙测试，可以及时发现和解决蓝牙设备中的问题，提高设备的性能和稳定性，为用户提供更好的使用体验。
蓝牙测试原理
蓝牙测试原理蓝牙技术作为一种无线通信技术，已经被广泛应用于各种设备中，如手机、耳机、音箱、智能家居等。
而对于蓝牙产品的测试工作则显得尤为重要，只有通过严格的测试，才能确保产品的质量和性能达到标准要求。
本文将介绍蓝牙测试的原理和相关知识。
首先，蓝牙测试的原理主要包括蓝牙技术的基本原理和测试方法。
蓝牙技术是一种短距离无线通信技术，其工作频段在2.4GHz左右，采用频率跳跃技术，可以有效避免与其他无线设备的干扰。
在蓝牙测试中，需要对蓝牙产品进行功耗测试、传输速率测试、覆盖范围测试、连接稳定性测试等多个方面的测试项目，以确保产品在不同场景下的稳定性和性能。
其次，蓝牙测试的方法主要包括硬件测试和软件测试两种方式。
硬件测试主要是通过专业的测试仪器对蓝牙产品的物理特性进行测试，如功耗、发射功率、接收灵敏度等。
而软件测试则是通过测试软件对蓝牙产品的功能进行验证，如蓝牙连接的稳定性、数据传输的可靠性等。
通过这两种测试方法的综合应用，可以全面评估蓝牙产品的性能和质量。
除此之外，蓝牙测试还需要考虑到不同的测试环境和场景。
由于蓝牙产品通常在不同的使用场景下工作，如室内、室外、移动环境等，因此在测试过程中需要考虑到这些因素对产品性能的影响，以保证产品在不同环境下的稳定性和可靠性。
总的来说，蓝牙测试的原理是基于蓝牙技术的工作原理和测试方法，通过硬件测试和软件测试的综合应用，以及考虑不同的测试环境和场景，来评估蓝牙产品的性能和质量。
只有通过严格的测试，才能确保蓝牙产品在实际使用中能够稳定可靠地工作，满足用户的需求。
在实际的蓝牙测试工作中，需要根据产品的特点和要求，选择合适的测试方法和测试方案，确保测试结果的准确性和可靠性。
同时，也需要关注蓝牙技术的最新发展和标准变化，及时更新测试方法和工具，以适应不断变化的市场需求。
总之，蓝牙测试是保证蓝牙产品质量和性能的重要手段，只有通过严格的测试，才能确保产品能够稳定可靠地工作，满足用户的需求。
Bluetooth 5.1 标准特性以及测试方案
《信息通信技术与政策》2019年5月第5期罗德与施瓦茨技术专栏七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七罗德与施瓦茨技术专栏1引言2019年1月28日，蓝牙联盟正式公布了蓝牙5.0的下一代演进标准蓝牙5.1技术，这也结束了人们对于蓝牙5.0之后下一代蓝牙标准名字的猜测。
蓝牙5.1标准同5.0标准相比更多的是对蓝牙5.0技术的特性增强，如为了改善连接的效率而增强了GATT 缓存机制，带来更多点对点应用的周期广播同步传输技术，为了避免数据包干扰而引进的新一代随机信道广播。
从这个角度来看，蓝牙5.1技术更多的是对蓝牙5.0技术的修订、补充和增强。
不过，蓝牙5.1技术引入的最新的特性是新体制定位技术。
目前的版本可以基于蓝牙实现10m 级别的定位，但是蓝牙联盟也看到了高精度定位，特别是厘米级定位可能产生的巨大市场。
2Bluetooth 5.1标准特性以及测试方案当前的蓝牙近距离传感方案和定位技术目前使用信号强度来进行距离估计，蓝牙最新的核心规范5.1版本提供的新的定位特性可以对蓝牙发射信号的方向进行定位。
这个新特性提供两种不同的方法来对蓝牙发射机信号的角度进行高分辨的判定，分别为离开角（AoD ）和到达角（AoA ）。
这两种技术需要至少发送或接收的一方使用天线阵列技术，如果天线阵列在接收端的，则使用AoA 方法；如果天线阵列在发射端，则使用AoD 方法（见图1）。
当前的蓝牙5.1增加的定位功能其实尚未全部完善，但是确实一个重要的开端，后续蓝牙规范会定义相应的Profile 来支持用户高精度、可兼容的定位系统，例如实时定位（RTLS ）和室内定位（IPS ）。
蓝牙5.1的定位方法基于天线端口的IQ 采样来进行相位测量，在AoA 方法中，同一时刻会对一根接收天线的信号进行IQ 采样，根据不同的天线设计会按照一定的顺序对天线阵列进行采样来计算定位。
采样数据会通过HCI 接口传递给上层协议栈，而协议栈本身会根据一定的算法来进行两者之间的角度计算。
测试指南 CMW测试高通蓝牙4.0
|
Author: Liu Yimin
罗德与施瓦茨中国有限公司 产品支持部 射频电缆一根，用于连接 CMW 和被测手机
开始连接之前，需要在 CMW 和控制电脑上安装串口转 USB 口的驱动软件。该软件应由转换电缆厂家提 供，不过该驱动的通用性较好。如安装驱动后，系统仍无法找到串口，可以在 Windows 系统下手动的升级该硬 件的驱动程序，指定.inf 文件的路径，并将驱动.sys 文件存放到“C:\Windows\System32\drivers”下，即可激 活串口/USB 转接电缆。 需注意的是， 现有的 CMW 使用嵌入式 WindowsXP 操作系统。 在安装好驱动后的 CMW 的硬件管理器中，可以看到已被识别的串口/USB 转换设备：
7
中文网址：, 客户支持热线：800 810 8228
|
Author: Liu Yimin
罗德与施瓦茨中国有限公司 产品支持部
在相关的测试例中，允许用户对连接条件，具体的测试条目进行修改。
8
中文网址：, 客户支持热线：800 810 8228
1 中文网址：, 客户支持热线：800 810 8228 | Author: Liu Yimin
罗德与施瓦茨中国有限公司 产品支持部 CMW500 或 CMW270，配备有至少一个 CMW-H200A 通用信令单元，测试软件需要 CMW-KS600， KS610，KS611，KM610，KM611 各一个。CMW 蓝牙 Firmware 版本为 v3.2.81 及以上 串口（Male）- USB（A）转换电缆一根。CMW 暂时只支持使用串口连接控制被测手机。Qualcomm 的低 功耗蓝牙控制软件则使用 USB 接口虚拟出来的 RS232 串口连接被测手机，手机上没有物理形式上的串口。 如果控制手机的电脑也没有 RS232 串口，则需要额外的一个串口（Female）到 USB（A）的转换电缆将 CMW 和控制用电脑连接起来。如下所示：
蓝牙原理讲解及信令测试流程
蓝牙原理讲解及信令测试流程（使用CMW500设备）一、经典蓝牙讲解（Bluetooth Classic）：蓝牙设备通常由主机以及蓝牙控制器构成，两者均通过主机控制接口(HCI)通信。
蓝牙协议栈和应用都在主机上运行。
蓝牙控制器则提供基带操作。
经典蓝牙Bluetooth Classic用于：使用低数据率(BR)的传统操作使用更快传输速度(EDR)的操作蓝牙79个RF信道可用于数据传输，每个信道都具有1 MHz 间隔并且位于2.4 GHz ISM 频段。
信道之间的跳频可防止干扰周围的无线信号。
在自适应跳频模式下，不使用阻隔信道。
BR 调制使用高斯频移键控(GFSK)，总数据率为1 Mbit/s。
EDR 则通过使用π/4-DQPSK (2 Mbit/s) 和8DPSK (3 Mbit/s) 相移键控，数据率进一步增强二、低功耗蓝牙讲解（BLE）Bluetooth Low Energy (LE)用于表示能耗低于Bluetooth Classic 的设备。
BLE优势：提高功率管理效率，能耗最高节约60%远程覆盖，有效范围最高增加四倍传输速度翻倍Low energy 设备使用40个RF信道，每个信道都具有2 MHz 间隔并且位于2.4 GHz ISM 频段。
这些信道被分成三个专用广告信道，其余37 个则作为数据和辅助广告信道。
在广告模式下，这些信道以类似信标的方式传输低数据率信息。
数据信道上的实际数据连接可以理解为支持自适应跳频模式的经典微微网。
微微网由定义时钟的主设备以及最多七个从设备构成。
针对未编码数据包的GFSK 调制得到最高2 Mbit/s 的总数据率，且调制指数介于0.45 至0.55。
相应的可选稳定调制指数则介于0.495 至0.505。
对于远程操作，编码数据包可实现最高500 kbit/s 的总数据率三、蓝牙基础框架四、蓝牙射频主要测试内容：经典蓝牙测试内容（最高蓝牙5.0）BLE蓝牙测试内容（最高蓝牙5.0）五、CMW500设备界面配置：(一)用于建立Bluetooth Classic 连接的测试模式设置设备连接：(二)设置Bluetooth Low Energy 的DTM连接参数低功耗蓝牙直接测试连接示意图：(三)建立连接，启动测试：1.蓝牙信令测试1)发射测试发射测试，进入多项评估界面提供所有发射测量的概览。
蓝牙技术原理与测试(中文)
蓝牙技术原理与测试(中文)蓝牙技术原理与测试摘要关键词蓝牙技术；原理；测试一、蓝牙技术的定义和特点1.1 蓝牙技术的定义蓝牙（Bluetooth）是一种无线通信技术，它可以在短距离内实现不同设备之间的数据交换。
蓝牙技术是由爱立信公司于1994年提出的，后来由多家公司组成的蓝牙特殊兴趣小组（Bluetooth Special Interest Group，简称SIG）共同制定了蓝牙的标准和规范。
1.2 蓝牙技术的特点- 低功耗：蓝牙技术采用了一种称为频率跳变（Frequency Hopping）的通信方式，它可以在不同的频率上进行数据传输，从而减少干扰和功耗。
- 低成本：蓝牙技术使用了一种称为集成电路（Integrated Circuit，简称IC）的芯片，它可以将蓝牙的收发器、控制器和处理器集成在一起，从而降低了成本和体积。
-兼容性：蓝牙技术遵循了一套统一的协议栈和接口标准，它可以与不同厂商和不同类型的设备进行互联和互通。
-安全性：蓝牙技术采用了一种称为加密（Encryption）的技术，它可以对数据进行加密和解密，从而保证数据的安全性和隐私性。
二、蓝牙技术的分类和协议栈2.1 蓝牙技术的分类- 蓝牙经典（BluetoothClassic）：这是最早的一种蓝牙技术，它使用了2.4GHz的工业科学医疗（Industrial, Scientific andMedical，简称ISM）频段，它可以提供最高3Mbps的传输速率和最远10 0米的传输距离。
- 蓝牙高速（Bluetooth HighSpeed）：这是一种基于无线局域网（Wireless Local AreaNetwork，简称WLAN）的蓝牙技术，它使用了5GHz的ISM频段，它可以提供最高24Mbps的传输速率和最远10米的传输距离。
- 蓝牙低功耗（Bluetooth LowEnergy）：这是一种专为低功耗设备设计的蓝牙技术，它使用了2.4GH z的ISM频段，它可以提供最高1Mbps的传输速率和最远50米的传输距离。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
罗德与施瓦茨中国有限公司培训中心
1 引言............................................................................................................................... - 1 2 概述............................................................................................................................... - 1 3 蓝牙应用举例............................................................................................................... - 1 4 蓝牙关键技术............................................................................................................... - 2 -
4.3 蓝牙调制方式....................................................................................................... - 5 -
4.3.1 GFSK............................................................................................................. - 5 4.3.2 π/4-DQPSK 和 8DPSK ................................................................................. - 6 4.4 频率范围和信道................................................................................................... - 7 4.5 跳频序列和跳频机制........................................................................................... - 7 4.5.1 跳频周期....................................................................................................... - 7 4.5.2 自适应跳频技术........................................................................................... - 7 4.6 蓝牙数据包........................................................................................................... - 8 4.6.1 蓝牙链路 SCO 和 ACL ................................................................................ - 8 4.6.2 蓝牙前导接入码........................................................................................... - 9 4.6.3 蓝牙数据包结构........................................................................................... - 9 -
4.2 协议体系............................................................................................................... - 3 4.2.1 物理硬件部分............................................................................................... - 3 4.2.2 核心协议....................................................................................................... - 4 4.2.3 高层协议....................................................................................................... - 4 -
4.1 蓝牙网络拓扑结构............................................................................................... -............................................................................................ - 2 4.1.2 散射网........................................................................................................... - 2 -
蓝牙技术原理与测试
摘要： 本文前部分详细讲述了蓝牙的射频、基带和协议的关键技术。内容涵盖蓝牙调制方 式、数据包的构成、跳频序列、网络拓扑结构、核心协议以及纠错编码机制。后半部 分核心为蓝牙规范的 23 个测试项目。作者对此做了系统规类，对每个测试项从测试目 的、测试设置、测试方法到测试结果进行阐述。文末还对蓝牙的音频测试和生产线测 试做了简单介绍。
4.6.3.1 蓝牙单时隙、多时隙结构....................................................................... - 9 4.6.3.2 V1.2 标准数据包结构 ............................................................................ - 10 4.6.3.3 EDR 数据包结构 .................................................................................... - 11 4.7 蓝牙编址............................................................................................................. - 12 4.7.1 蓝牙地址..................................................................................................... - 12 4.7.2 从节点地址................................................................................................. - 13 4.8 蓝牙状态............................................................................................................. - 13 4.8.1 蓝牙待命状态............................................................................................. - 14 4.8.2 连接状态..................................................................................................... - 14 4.8.3 蓝牙状态转换............................................................................................. - 15 4.9 蓝牙纠错机制..................................................................................................... - 16 4.10 蓝牙技术特征总结............................................................................................. - 17 4.10.1 蓝牙技术的优势......................................................................................... - 17 4.10.2 蓝牙的劣势................................................................................................. - 17 4.10.3 蓝牙的技术性能参数(V1.2) ...................................................................... - 17 5 蓝牙射频测试............................................................................................................. - 18 5.1 R&S 蓝牙综测仪介绍 ........................................................................................ - 18 5.2 R&S 蓝牙射频解决方案 .................................................................................... - 19 5.3 蓝牙测试模式..................................................................................................... - 20 5.4 单台仪表能完成测试的项目概述..................................................................... - 20 5.4.1 V1.2 发射机测试 ........................................................................................ - 21 5.4.1.1 TRM/CA/01/C(输出功率 5.1.3) ............................................................. - 22 5.4.1.2 TRM/CA/03/C(功率控制 5.1.5) ............................................................. - 24 5.4.1.3 TRM/CA/04/C(发射输出频谱–频率范围 5.1.6) ................................... - 25 -