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关于蓝牙技术5.0认证测试的解析

文章来源:深圳市德普华电子测试技术有限公司 人气:2048 发表时间:2017-07-10

简史


 

版本


 

配置


 

传统蓝牙设备


 

传统蓝牙+低功耗设备


 

低功耗设备


 

蓝牙5.0资格认证标准

协议(Protocol)一致性测试:

Core.TCRL.2016-2

 

射频一致性测试:

RF-PHY Cover Standard:

Core.TCRL.2016-2; RF-PHY.TS.5.0.0

 

RF Cover Standard:

Core.TCRL.2016-2; RF.TS.5.0.0;

 

配置文件(Profile)兼容性测试:

Profile.TCRL.2016-2; GATTBased.TCRL.2016-2

 

蓝牙5.0性能


      作为全球应用最为广泛短距离通信技术之一的蓝牙,蓝牙技术联盟(SIG)201612月发布了蓝牙5.0,蓝牙完美的兼容在现有蓝牙的基础上,重点提升了蓝牙低功耗技术性能,与蓝牙4.2相比,低功耗传输速率提升2倍,传输距离提升4倍,传输容量增加至8倍,同时改善了蓝牙在全球环境中与其他通信技术兼容。

 

(1) 更好的兼容性

蓝牙5.0引入时隙可用性掩码(SAM),以检测蓝牙信道的可用时隙,防止相邻信道间相互干扰。时隙可用性掩码旨在检测和防止2.4GHz ISM频段和相邻LTE频段的冲突问题,为开发人员提供更有效的产品解决方案

 

(2)  2倍传输速度

蓝牙5.0将蓝牙低功耗(LE)设备传输速率提升两倍,从原有的1Mbps2Mbps,两倍传输速率减少了发送和接收数据的时间,使移动设备通过蓝牙技术更新固件更加迅速稳定,同时让蓝牙技术在物联网上设备上有更多的应用场合。

 

(3)  4倍传输距离

低功耗蓝牙的传输提升4倍距离,在相同功率保持的条件下,通过传输速率调整能够使传输距离300米左右,蓝牙技术可以扩展到智能家居及工业领域,优化蓝牙技术原本覆盖能力的劣势。

 

(4)  8倍传播容量

蓝牙5.0的传播容量是蓝牙4.28倍,而8倍的传播容量源于其支持更大的数据包,最大数据包从原来的37-octet到现在的255-octet。同时蓝牙LE的传播信道也在原基础的3个增加到40个。传播信道的扩展让蓝牙技术支持更丰富的APP应用。在拥挤的2.4GHz电磁环境频段,蓝牙5.0能有效地利用传播信道,减少传播时间,开辟更丰富连接方式以及提供蓝牙信标(Beacon-Based)优化方案。

 

蓝牙5.0射频测试Case变化

 

蓝牙认证中的测试用例变化

虽然蓝牙5.0在认证流程上没有变化,但作为蓝牙设备认证的测试依据测试Case的变化较大。

蓝牙测试Case划分为4个等级:A类测试Case需要在SIG认可的测试机构进行认证测试,并提供指定测试系统下的测试结果作为依据;B类测试Case可以由生产厂商自定义测试环境,并提供测试结果,并作为认证测试的依据;C类测试用例需要厂商提供一份声明文件用于说明支持相关特性即可;D类测试用例则不需要任何测试依据。

(1) 射频测试Case变化

蓝牙5.0认证的测试Case参考列表文件Core.TCRL.2016-02,射频部分的测试用例变化很大。蓝牙4.2与蓝牙5.0的射频一致性测试用例数量见下表a


a 蓝牙射频测试Case数量

配置

蓝牙4.2

蓝牙5.0

基础速率(BR

9

9

增强速率(EDR

15

15

低功耗(LE

10

47

总计

34

71

 

可以直观看到测试Case的变化部分在LE部分,新增了37LE测试Case,分别为7个发射机和30个接收机测试用例。新增测试用例均针对蓝牙5提出的低功耗蓝牙编码和2倍速率等新特性,具体新增测试见表2和表3。蓝牙5新增测试用例重点提及以下三种状态的射频测试。

2Mb/s状态:指在测试模式时使用2Msym/s符号速率传输有效载荷为PRBS9LE测试包的测试Case;低功耗蓝牙编码状态:蓝牙5新增特性,在射频测试中分为S=2S=8两种情况,在测试中使用规定的数据包。

稳定调制指数:指在接收机性能测试时,设备的发射机需要设置在稳定调制特性状态下。

 

b 发射机新增测试Case

TP/TRM-LE/CA/BV-08-C

2Mb/s速率下的带内杂散

TP/TRM-LE/CA/BV-09-C

1Mb/s速率下的稳定调制特性

TP/TRM-LE/CA/BV-10-C

2Mb/s速率下的调制特性

TP/TRM-LE/CA/BV-11-C

2Mb/s速率下的稳定调制特性

TP/TRM-LE/CA/BV-12-C

2Mb/s速率下的载波频率偏差和漂移

TP/TRM-LE/CA/BV-13-C

低功耗蓝牙编码调制特性(S=8

TP/TRM-LE/CA/BV-14-C

低功耗蓝牙编码载波频率偏差和漂移

TP/TRM-LE/CA/BV-08-C

2Mb/s速率下的带内杂散

 

c接收机新增测试Case

TP/RCV-LE/CA/BV-08-C

2Mb/s速率下的接收机灵敏度

TP/RCV-LE/CA/BV-09-C

2Mb/s速率下的载干比和接收机性能

TP/RCV-LE/CA/BV-10-C

2Mb/s速率下的阻塞性能

TP/RCV-LE/CA/BV-11-C

2Mb/s速率下的互调性能

TP/RCV-LE/CA/BV-12-C

2Mb/s速率下的最大输入电平信号

TP/RCV-LE/CA/BV-13-C

2Mb/s速率下的误包率报告机制

TP/RCV-LE/CA/BV-14-C

稳定调制指数下的常温接收机灵敏度

TP/RCV-LE/CA/BV-15-C

稳定调制指数下的载干比和接收机性能

TP/RCV-LE/CA/BV-16-C

稳定调制指数下的阻塞性能

TP/RCV-LE/CA/BV-17-C

稳定调制指数下的互调性能

TP/RCV-LE/CA/BV-18-C

稳定调制指数下的最大输入电平信号

TP/RCV-LE/CA/BV-19-C

稳定调制指数下的误包率报告机制

TP/RCV-LE/CA/BV-20-C

稳定调制指数下的2Mb/s接收机灵敏度

TP/RCV-LE/CA/BV-21-C

稳定调制指数下的2Mb/s载干比和接收机性能

TP/RCV-LE/CA/BV-22-C

稳定调制指数下的2Mb/s阻塞性能

TP/RCV-LE/CA/BV-23-C

稳定调制指数下的2Mb/s互调性能

TP/RCV-LE/CA/BV-24-C

稳定调制指数下的2Mb/s接收机灵敏度

TP/RCV-LE/CA/BV-25-C

稳定调制指数下的2Mb/s接收机灵敏度

TP/RCV-LE/CA/BV-26-C

低功耗蓝牙编码后的接收机灵敏度(S=2

TP/RCV-LE/CA/BV-27-C

低功耗蓝牙编码后的接收机灵敏度(S=8

TP/RCV-LE/CA/BV-28-C

低功耗蓝牙编码后的载干比和接收机性能(S=2

TP/RCV-LE/CA/BV-29-C

低功耗蓝牙编码后的载干比和接收机性能(S=8

TP/RCV-LE/CA/BV-30-C

低功耗蓝牙编码后的误包率报告机制(S=2

TP/RCV-LE/CA/BV-31-C

低功耗蓝牙编码后的误包率报告机制(S=8

TP/RCV-LE/CA/BV-32-C

低功耗蓝牙编码在稳定调制指数下的接收机灵敏度(S=2

TP/RCV-LE/CA/BV-33-C

低功耗蓝牙编码在稳定调制指数下的接收机灵敏度(S=8

TP/RCV-LE/CA/BV-34-C

低功耗蓝牙编码在稳定调制指数下的载干比和接收机性能(S=2

TP/RCV-LE/CA/BV-35-C

低功耗蓝牙编码在稳定调制指数下的载干比和接收机性能(S=8

TP/RCV-LE/CA/BV-36-C

低功耗蓝牙编码在稳定调制指数下的误包率报告机制(S=2

TP/RCV-LE/CA/BV-37-C

低功耗蓝牙编码在稳定调制指数下的误包率报告机制(S=8

 

蓝牙5.0射频一致性测试系统与原有平台可以共用测试仪表,只是在蓝牙5.0的信令单元和固件更强大。

 

测试系统示意图

                 RF test system (RTSB-A)                   

 

Profile Tuning Suite (PTS)

 

蓝牙5.0协议测试Case变化


蓝牙5.0针对协议测试部分增加了大量测试Case,包括主机控制接口(HCI10个、连接层(LL75个、链路管理协议(LMP8个、通用访问配置文件(GAP4个。新增部分基本上是针对蓝牙新特性做出修订,涉及控制器配置、设备发现命令等多个方面。

   
HCI蓝牙5.0新增协议测试用例、TP/CCO/BV-16-C低功耗蓝牙读取周期广播列表尺寸命令为例,介绍协议测试流程。

测试初始条件:蓝牙被测设备应进入待机状态。
测试过程:
   
测试仪表发送一个低功耗蓝牙读取周期传播列表尺寸的命令给被测设备;测试仪表接收到从被测端返回的命令完成事件,该事件需要包括正确的读取命令,以及周期传播列表的尺寸信息等内容。

 

测试仪表接收的命令完成事件,状态为Status:00x0,定义该事件为成功状态;

尺寸信息需要满足格式为Periodic Advertiser List Size:0Xxx,其中数据需要满足蓝牙5.0标准格式要求,同时,信息发送先后顺序。

协议测试流程示意图


 

蓝牙5.0认证流程

 

蓝牙认证按照产品类型划分,认证产品可以是一个最终产品形态,也可以根据不同需求按照子系统或组件的形态进行认证测试,可分为七种类型:

1、蓝牙最终产品;

2、蓝牙控制器(Controller)子系统产品;

3、蓝牙主机(Host)子系统产品;

4、蓝牙应用层子系统产品;

5、蓝牙组件产品;

6、蓝牙测试设备;

7、蓝牙研发工具。

 

蓝牙产品可按照上述七种产品类型进行认证,同时SIG对一些蓝牙产品有减免测试政策,比如继承、改型等方式。

继承,是指在一些特定情况下,最终产品对原来芯片认证过的子系统进行合并作用,这种情况下可免除部分协议测试工作,新产品继承原有芯片的测试结果即可。

改型,是指产品形态的改变,而不是为了实现同样功能而设计出新的方案,产品硬件和软件部分应该与原型设计一致。改型后的产品会由蓝牙认证专家BQE做最终评估。如果认为不满足改型条件,需要重新进行测试认证。

蓝牙5.0的推出并不会改变现有认证流程,蓝牙产品可以继续使用原有的SIG授权,如果需要得到蓝牙5.0授权,只需要根据产品不同情况补充完成新的认证测试项目即可。

 

总结

 

本文主要叙述了蓝牙5.0的技术及认证要求,性能提示及技术原理。重点介绍蓝牙5.0认证测试要求的变化,包括射频测试内容及测试系统的变化、协议测试内容变化等。有更多关于蓝牙5.0技术问题请随时与我司联系400-1800-162


德普华检测集团蓝牙资格认证部:Tony Liu

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