蓝牙射频功耗等级标准是(到达角和离开角测试注意事项)
蓝牙射频功耗等级标准是(到达角和离开角测试注意事项)离开角(AoA)旨在实现室内导航寻路等应用,例如,在购物中心中有人想要定位某家商店。藉由AoD,移动中接收器使用单根天线接收蓝牙5.1寻向讯号(图2)。讯号是由固定发射器透过至少由2根天线组成的天线数组开关进行发射。接收器则使用来自传入讯号的相位差来确定发射器的方向。图1:到达角(AoA)。相较于前几代技术,蓝牙5.1的功能极大地提高了定位准确度,而且具有新的寻向增强功能,可以确定到达角(Angle of Arrival;AoA)或离开角(Angle of Departure;AoD)信息。根据建置方式和环境细节,蓝牙5.1定向方法可提供低于1M级的准确度。如此高的定位准确度让无数新的用例成为可能,包括追踪医疗或工业环境中的资产或人员、公共或私人场所的寻路以及寻找智慧零售或者个人物品等。现在来深入了解寻向增强功能的工作原理。到达角(AoA)旨在实现资产追踪等应用,其中,移动中发射器使用单根
蓝牙5.1中的AoA和AoD寻向增强功能,可以极大地提高资产追踪或寻路等各种用例的定位准确度。AoA发射器和接收器功能以及AoD发射器和接收器功能的验证测试,对于确保成功至关重要。
大多数的手机和无数的消费电子装置中都嵌入了蓝牙(Bluetooth),主要用于实现音频串流传输和数据传输。这种无线技术还被广泛部署于接近感应,即透过接收讯号强度指示(RSSI)测量得到的距离信息进行估算。
然而,RSSI方法由于精度受到许多因素限制——例如环境障碍物所导致讯号衰减、发射器功率级以及接收器校准——因此仅能提供粗略的距离估计。此外,由于接收器无法判断传入讯号的方向,因此装置的方向也是未知的,它只能侦测被追踪装置是否位于接收器周围的圆形区域。虽然RSSI方法在市场上被广泛采用,但由于技术限制,其用途主要受限于接近检测。
蓝牙5.1带来新定位功能有许多用例都需要高准确度以实现室内定位,例如用于资产追踪的立即寻址系统或室内定位系统(IPS),因此,蓝牙技术联盟(Bluetooth Special Interest Group;SIG)在蓝牙5.1 (Bluetooth 5.1)核心规范中纳入了寻向(direction-finding)增强功能。
相较于前几代技术,蓝牙5.1的功能极大地提高了定位准确度,而且具有新的寻向增强功能,可以确定到达角(Angle of Arrival;AoA)或离开角(Angle of Departure;AoD)信息。根据建置方式和环境细节,蓝牙5.1定向方法可提供低于1M级的准确度。如此高的定位准确度让无数新的用例成为可能,包括追踪医疗或工业环境中的资产或人员、公共或私人场所的寻路以及寻找智慧零售或者个人物品等。
现在来深入了解寻向增强功能的工作原理。
到达角(AoA)到达角(AoA)旨在实现资产追踪等应用,其中,移动中发射器使用单根天线发送蓝牙5.1寻向讯号(图1)。利用这种方法,固定接收器(配有最少包含2根天线的天线数组)使用接收讯号的角度来确定发射器的方向。角度的确定是根据接收器天线数组所侦测到的接收讯号之相位差。
图1:到达角(AoA)。
离开角(AoD)离开角(AoA)旨在实现室内导航寻路等应用,例如,在购物中心中有人想要定位某家商店。藉由AoD,移动中接收器使用单根天线接收蓝牙5.1寻向讯号(图2)。讯号是由固定发射器透过至少由2根天线组成的天线数组开关进行发射。接收器则使用来自传入讯号的相位差来确定发射器的方向。
图2:离开角(AoD)。
定频扩展讯号(CTE)为了在蓝牙5.1中启用AoA和AoD寻向,就必须测量接收讯号的讯号相位。为此,蓝牙5.1包含了一个固定频率扩展(CTE)讯号字段,也即位于数据封包末尾的一个位序列,其持续时间在16μs到160μs之间(图3)。CTE只对以1Mbps强制速率或2Mbps可选速率工作的蓝牙低功耗(BLE)提供支持。CTE字段包含一系列已调变的1,必须对其使用某种恒定的波长以某种频率进行发射,以便测量所接收讯号的相位。因此,讯号就不受白化的影响,白化是一种对讯号进行加扰以确保不会出现长串1或0的过程。
图3:具有160μs CTE的BLE讯号。
测试蓝牙5.1 CTE蓝牙SIG更新了Bluetooth PHY测试规范,以包含对这些全新寻向功能的验证。这一规范并为AoA和AoD方法的发射器和接收器测试、所支持的蓝牙数据速率(1Mbps和2Mbps)之各种组合,以及标准中所支持的1μs及2μs开关和采样时间增加了新的测试用例。
总体而言,PHY测试中增加了23个全新测试用例,以涵盖AoA和AoD。这些测试未采用跳频模式,而是在单个频率/信道上执行。图4总结了测试套件档案中的测试用例及其相应部分。
图4:测试用例表。
CTE是蓝牙的一种新概念,测试用例旨在确保它可由发射器正确产生。在接收器端,必须通过测试验证所接收CTE的IQ测量值是否可用于准确得出讯号的相位。
具有寻向功能的蓝牙5.1装置,仍然只需要一个收发器,但AoA接收器和AoD发射器需要多根天线才能测量相位差。由2根或更多天线组成的天线数组,由一个开关进行控制。
相位测量的准确度,在很大程度上取决于天线数组的开关和采样时间以及开关和采样序列。
测试的目的是确保让来自待测装置(DUT)的I/Q样本产生准确的相位测量结果,而测试仪则用于执行测试讯号的产生和提取以及DUT I/Q样本的分析。测试仪用于验证从I/Q数据样本所得出的相对相位测量值是否在规范限制内。此外,动态范围测试则透过改变不同天线上发射的讯号大小来验证接收器的动态范围性能。
总结蓝牙5.1中的AoA和AoD寻向增强功能,可以极大地提高资产追踪或寻路等各种用例的定位准确度。AoA发射器和接收器功能以及AoD发射器和接收器功能的验证测试,对于确保成功至关重要。
作者 : Eve Danel,LitePoint营销总监