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蓝牙低功耗方向定位及测试 ①


  来源: 安立通讯科技Anritsu 时间:2022-02-26 编辑:清风
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作者:Yoshihide Goto, Akihisa Kumaki, Takashi Nakano | Anritsu


一、介绍


蓝牙技术被广泛用于短距离无线设备上,例如耳机、音箱、智能手表等。自从1998年制定了第一个标准以来,蓝牙应用范围就不断扩大,不仅包括数据传输,还开发出距离检测、测向等应用。


当前蓝牙技术的应用变得更广泛,而且围绕连接测试和认证测试也发展到了一个大型生态系统,以确保蓝牙设备之间的出色互连。安立公司于1999年成为蓝牙联盟成员,并从那时起积极参与新标准的引入和互连测试。MT8852B蓝牙测试仪(以下简称MT8852B)是基于这些活动获得的经验而开发的,是确保蓝牙硬件性能的射频测试环境中不可替代的工具,它既可用于评估正在开发的产品,也可用于产品的生产制造中。



MT8852B具有在射频测试中控制蓝牙设备的功能,是配置独立测量环境的理想选择。本文的第二部分将重点介绍其在蓝牙测向的新功能。


二、蓝牙低功耗的演进


第一个蓝牙标准涵盖了针对电话耳机这类设备的基本速率(BR),速率为1 Mbps,随后扩展为增强型数据速率(EDR),支持更快的数据速率(2和3 Mbps),以满足例如音乐传输这样需要支持更高的速率的应用。随后发布蓝牙低功耗 BLE(1 Mbps)标准,以降低其功耗延长电池,而不像例如移动手机和无线LAN在内的无线系统的目的是为了更高的速率。


2.1 什么是蓝牙低功耗


与BR和EDR规范相比,蓝牙低功耗规范进行了简化,旨在通过采用灵活控制通信时序的配置来降低功耗。因此,温度传感器等远程设备仅使用一个小的纽扣电池即可运行数年。此外,增加同时连接的设备来支持mesh网络聚合。


2.2 蓝牙低功耗在物理层的优势


蓝牙低功耗物理层标准使用与基本速率相同的GFSK调制方法,其主要目标是扩展物理层相关功能,同时最大限度地减少硬件修改。表1列出部分蓝牙低功耗物理层规范和特点。


表 1  蓝牙标准的物理层特点



对于不同的低功耗标准还有不同的物理层数据包格式,如图1所示。


图 1     低功耗物理层数据包格式


2LE标准将传输速率从 1 Mbps提高到 2 Mbps,同时沿用BLE数据包格式,不包括Preamble。但是,Preamble长度的比特数翻倍到2个八位字节,为的是与时间长度一样,确保检测到物理层的类型。


LE标准是将数据编码到2倍长度或8倍长度(不包括Preamble)来获得编码增益,以实现更远距离传输。这里的Preamble要比BLE下的Preamble长10倍,以确保在低电量下也能维持同步。


测向(Direction Finding)在正常的BLE和2LE数据包的末尾附加一个称为恒定音调扩展的连续信号(通过相对于载波频率+1MHz上发送连续位1的未调制信号)。(图 2 所示)


图 2   恒音扩展(CTE)结构


2.3 测向


蓝牙的测向是通过Tx或Rx天线阵列中的一个和其他单天线的组合来实现的。当发送(或接收)恒定音调扩展时,在天线阵列的一侧将使用时间共享。天线以恒定的时间间隔依次切换。(图 6 和 7 所示)


单天线侧仅使用传统的物理层来发送或接收信号,通过使用原始未修改的硬件来帮助降低成本。此外,通过在多个位置进行测向可以实现室内位置检测等技术。


测向架构


关键词:蓝牙 低功耗 方向定位 测试    浏览量:13832

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