蓝牙基础知识和相关测试标准

蓝牙基础知识和相关测试标准

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/Sharon_PU/article/details/140799819

蓝牙技术作为无线通信领域的重要组成部分，其性能和稳定性直接影响到各种智能设备的使用体验。本文将详细介绍蓝牙技术的基础知识，包括BR、EDR、BLE三种蓝牙类型的基本概念、数据包类型、调制方式等，并深入阐述每种蓝牙类型的测试指标，帮助读者全面了解蓝牙技术的工作原理和测试方法。

蓝牙的基本内容

1. Basic Rate BT(BR)、Enhanced Data Rate BT(EDR)和BT LE(BLE4.0及以上版本)三种蓝牙概念对比

2. 蓝牙的数据包类型（Packet Type）划分

• CBT：Classic BT(经典蓝牙，包括BR/EDR/BT3.0)

3. BR\EDR\BLE 数据包类型，数据速率和调制方式对照表

4. Classic BT与BLE建立连接的方式对比

5. BLE的广播信道和数据信道划分
   
   BLE一共有40个信道，其中广播信道有3个，数据传输信道37个。
   射频信道的0,12,39对应广播信道的37,38,39

6. 蓝牙的发射功率等级
   Classic BT的发射功率可分为三个功率等级，每个power level对应的power值如下图。
   BLE的发射功率可分为四个功率等级：

BR测试指标

发射机测试（TX test）

1. 输出功率（Output Power）

• 测试条件：DUT in loopback,数据包类型：PRBS，hopping on
• 期望输出：

2. 功率控制（Power Control）

• 测试条件：DUT支持功率控制，DUT in loopback,数据包类型：PRBS，hopping off
• 期望输出：
• Step Size of power control: 2dB
• step size
• 8dB

3. 发射输出频谱-频率范围（Tx Output Spectrum-Frequency range）

• 测试条件：DUT in loopback or TX test mode ,数据包类型：PRBS，hopping off
• 期望输出：
• ，频谱功率密度下降
• -80dBm/Hz；
• ，频谱功率密度下降
• -80dBm/Hz；
  
• ，频谱功率密度下降
• -80dBm/Hz；

4. 发射输出频谱-20dB带宽（Tx Output Spectrum-20dB bandwidth）

• 测试条件：DUT in loopback or TX test mode ,数据包类型：PRBS，hopping off
• 期望输出：
• 20dB带宽：

5. 发射输出频谱-相邻信道功率（Tx Output Spectrum-Adjancet channel power）

• 测试条件：DUT in loopback or TX test mode ,数据包类型：PRBS，hopping off
• 相邻信道功率：被测设备发射信道M上的信号，测量相邻信道N的信道功率
• 期望输出：
• PTX(f)
• -20 dBm for |M-N|=2;
• PTX(f)
• -40 dBm for |M-N|
• 3

6. 调制特性（Modulation Characteristics）

• 测试条件：DUT in loopback or TX test mode ,数据包类型：11110000或者10101010，hopping off
• 期望输出：
• 140 kHz
• 175 kHz
• 115 kHz (for at least 99.9% of all )
• using 11110000
• using 10101010

7. 初始载频公差（Initial carrier frequency tolerance）

• 测试条件：DUT in loopback，数据包类型：PRBS，Hopping off
• 期望输出：
• 75 kHz difference to nominal carrier frequency

8. 载频漂移（Carrier Frequency Drift）

• 测试条件：DUT in loopback，数据包类型：10101010，hopping off，Observed Freq.Drift & Max. Drift Rate performance
• 期望输出：
• Freq.Drift:
• 25 kHz for DH1，
• 40 kHz for DH3/DH5
• Max.Drift Rate(/50us):
• 20 kHz/50us

接收机测试（RX test）

1. 灵敏度（Sensitivity）

• 测试条件: DUT in loopback test mode，数据包类型：PRBS9，hopping off，dirty transmitter(干扰发射) is specification table
• 期望输出：
• BER
• 0.1% for at least 160,0000 returned payload bits with -70 dBm receiver input

2. 最大输入水平（Maximum input level）

• 测试条件：DUT in loopback test mode，whitening off，数据包类型：PRBS9，hopping off，dirty transmitter(干扰发射) is off
• 期望输出：
• BER
• 0.1% for at least 160,0000 returned payload bits with -20 dBm receiver input

EDR测试指标

发射机测试（TX test）

1. EDR Relative Transmit Power

• 测试条件：DUT in loopback or TX test mode with whitening off,数据包类型：PRBS9，hopping off
• 期望输出：
• 或者

2. EDR带内杂散辐射（In-Band Spurious emissions）

• 测试条件：DUT in loopback or TX test mode withwhitening off,数据包类型：PRBS9，hopping off
• 带内杂散：
• This test verifies that the level of unwanted signal prodiced within the device's frequency rage is below the required level for the DPSK modulation.
• 期望输出：
  
  
  

3. 载频稳定性和调制精度(Carrier Frequency Stability and Modulation Accuracy)

• 测试条件：DUT in loopback or TX test mode，数据包类型:PRBS9，hopping off
• 期望输出：
• a. 载频稳定性：
• -75 kHz
• +75 kHz，for all test packets
• -75 kHz
• (+)
• +75 kHz，for all blocks
• -10 kHz
• +10 kHz，for all blocks
• b.RMS DEVM:
• RMS(Root Mean Squre) DEVM:
• RMS DEVM
• 0.20，for all π/4-DQPSK blocks
• RMS DEVM
• 0.13，for all 8DPSK blocks
• c.Peak DEVM:
• DEVM
• 0.35，for all π/4-DQPSK blocks
• DEVM
• 0.25，for all 8DPSK blocks
• d.99% DEVM:
• DEVM
• 0.30，for 99% π/4-DQPSK symbols
• DEVM
• 0.20，for 99% 8DPSK symbols

4. 差分相位编码（Differential Phase Encoding）

• 测试条件：DUT in test mode，数据包类型：PRBS9，hopping off
• 期望输出：
• Zero errors detected by the tester in 99% of the packets

接收机测试（RX test）

1. 灵敏度（sensitivity）

• 测试条件：DUT in loopback test mode，whitening on，数据包类型：PRBS9，hopping off，Dirty transmitter is specificatioin table
• The longest packet type (2-DH5 for π/4-DQPSK and 3-DH5 for 8DPSK supported by the DUT is used to measure EDR sensitivity
• 期望输出：
• after 160 0000 returned payload bits with -70 dBm receiver input
• after 1600 0000 returned payload bits with -70 dBm receiver input

2. EDR floor performance

• 测试条件：DUT in loopback test mode，whitening on，数据包类型：PRBS9，hopping off，Dirty transmitter is off within DPSK part of the packet
• 期望输出：
• after 800 0000 returned payload bits with -60 dBm receiver input
• after 16 000 0000 returned payload bits with -60 dBm receiver input

3. 最大输入电平（Maximum input level）

• 测试条件：DUT in loopback test mode，whitening on，数据包类型：PRBS9，hopping off，Dirty transmitter is off
• 期望输出：
• with -20dBm receiver input

BLE测试指标

发射机测试（TX test）

1. 输出功率（Output power）

• 测试条件：数据包类型：PRBS9；数据包长度：37 Bytes
• 期望输出：
• -20dBm~20dBm

2. 调制特性（Modulation character）

• 测试条件：数据包类型：11110000（ ）&10101010( )；数据包长度：37 Bytes
• 期望输出：
• 225 kHz
• 275 kHz
• 185 kHz (for at least 99.9% of all )
• using 11110000
• using 10101010

3. 载频补偿/漂移/漂移速率（Carrier Frequency offset/Drift/Drift rate）

• 测试条件：数据包类型:10101010( )；数据包长度：37 Bytes
• 期望输出：
• Frequency Accuracy is
• 150 kHz difference to nominal carrier frequency
• Frequency offset is
• 150 kHz
• Frequency Drift is
• 50 kHz
• Maximum Drift Rate(kHz/50us) is
• 20 kHz
• Initial Frequency Drift is
• 20 kHz

接收机测试（RX test）

1. 接收灵敏度（Receiver Sensitivity）

• 测试条件：TX Level:-70 dBm（仪器端发射），Packet Number:1500，Packet Type:PRBS9，Packet Length:37 Bytes
• 期望输出：
• PER
• 30.8% for at least 1500 packets transimitted by the tester with -70 dBm at receiver input

2. 最大输入信号水平（Maximum input signal level）

• 测试条件：TX Level:-10 dBm（仪器端发射），Packets Number:1500，Packet Type: PRBS9，Packet Length:37 Bytes，Dirty Transmitter(有扰发射) is off
• 期望输出：
• PER
• 30.8% for at least 1500 packets transimitted by the tester with -10 dBm at receiver input

3. 误包率报告完整性测试（PER report integrity）

• 测试条件：TX Level: -30 dBm（仪器端发射），Packets Number:656(10~1500之间Random)，Packet Type: PRBS9，Packet Length:37 Bytes，Dirty Transmitter(有扰发射) is off
• 固定测试频点：2440 MHz(n=19)
• 期望输出：
• 50%
• PER
• 65.4% for packets 656