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淺談藍(lán)牙無(wú)線測(cè)試

發(fā)布時(shí)間:2011-08-15 來(lái)源:測(cè)控網(wǎng)

中心議題:
  • 探究藍(lán)牙無(wú)線測(cè)試技術(shù)
解決方案:
  • 研究藍(lán)牙無(wú)線測(cè)試方法和指標(biāo)
  • 利用藍(lán)牙無(wú)線測(cè)試儀

藍(lán)牙產(chǎn)品制造商為了獲得藍(lán)牙商標(biāo),必須將其藍(lán)牙產(chǎn)品交給BQTF(藍(lán)牙認(rèn)證測(cè)試設(shè)備)進(jìn)行測(cè)試,并將其測(cè)試結(jié)果和產(chǎn)品送給BQB(藍(lán)牙認(rèn)證人員)進(jìn)行審查。藍(lán)牙認(rèn)證比較復(fù)雜,每進(jìn)行一次藍(lán)牙認(rèn)證,申請(qǐng)者都要向BQRB(藍(lán)牙認(rèn)證評(píng)價(jià)委員會(huì))交納一筆可觀的費(fèi)用。因此,藍(lán)牙產(chǎn)品制造商非常有必要進(jìn)行藍(lán)牙預(yù)認(rèn)證。藍(lán)牙測(cè)試包括兼容性測(cè)試和互通性測(cè)試,藍(lán)牙無(wú)線測(cè)試屬于兼容性測(cè)試,驗(yàn)證藍(lán)牙產(chǎn)品的射頻性能是否符合藍(lán)牙射頻規(guī)范。許多OEM廠家直接購(gòu)買已經(jīng)獲得藍(lán)牙認(rèn)證的藍(lán)牙芯片或模塊,進(jìn)而開發(fā)藍(lán)牙產(chǎn)品,如移動(dòng)電話、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、電腦、打印機(jī)、MP3播放器、數(shù)字相機(jī)、汽車、玩具等。由于不同類型產(chǎn)品的需要,可能需要更換天線,或者由于其它無(wú)線模塊或時(shí)鐘模塊的影響,以及電源的變化,這些都會(huì)導(dǎo)致藍(lán)牙最終產(chǎn)品的射頻性能發(fā)生變化,因此在研發(fā)和生產(chǎn)過(guò)程中必須對(duì)該產(chǎn)品的射頻性能進(jìn)行測(cè)試,以保證其無(wú)線指標(biāo)符合藍(lán)牙射頻規(guī)范的要求。

1 藍(lán)牙無(wú)線測(cè)試方法和指標(biāo)

目前的藍(lán)牙無(wú)線測(cè)試規(guī)范的版本為0.91版本,它定義了藍(lán)牙無(wú)線測(cè)試指標(biāo)及其測(cè)試方法。藍(lán)牙無(wú)線測(cè)試配置包括一臺(tái)測(cè)試儀和被測(cè)設(shè)備(EUT,Equipment Under Test),其中測(cè)試儀作為主單元,EUT作為從單元。兩者之間可以通過(guò)射頻電纜相連也可以通過(guò)天線經(jīng)空中傳輸相連。測(cè)試儀發(fā)送LMP指令,激活EUT進(jìn)入測(cè)試模式,并對(duì)測(cè)試儀與EUT之間的藍(lán)牙鏈路的一些參數(shù)進(jìn)行配置。如測(cè)試方式是環(huán)回還是發(fā)送方式,是否需要進(jìn)行跳頻,分組是單時(shí)隙分組還是多時(shí)隙分組,分組的凈菏是PN9,還是00001111、01010101。測(cè)試模式是一個(gè)特殊的狀態(tài),出于安全的考慮,EUT必須首先設(shè)為“Enalle”狀態(tài),然后才能空中激活進(jìn)入測(cè)試模式。

下面介紹藍(lán)牙無(wú)線指標(biāo)及其測(cè)試方法。

1.1發(fā)信機(jī)測(cè)試

(1)輸出功率

測(cè)試儀對(duì)初始狀態(tài)設(shè)置如下:鏈路為跳頻,EUT置為環(huán)回(Loop back)。測(cè)試儀發(fā)射凈荷為PN9,分組類型為所支持的最大長(zhǎng)度的分組,EUT對(duì)測(cè)試儀發(fā)出的分組解碼,并使用相同的分組類型以其最大輸出功率將凈荷回送給測(cè)試儀。測(cè)試儀在低、中、高三個(gè)頻點(diǎn),對(duì)整個(gè)突發(fā)范圍內(nèi)測(cè)量峰值功率和平均功率。規(guī)范要求峰值功率和平均功率各小于23dBm和20dBm,并且滿足以下要求:如果EUT的功率等級(jí)為1,平均功率> 0dBm;如果EUT的功率等級(jí)為2,-6dBm<平均功率<4dBm;如果EUT的功率等級(jí)為3,平均功率<0dBm。

(2)功率密度

初始狀態(tài)同(1),測(cè)試儀通過(guò)掃頻,在240MHz頻帶范圍內(nèi)找到對(duì)應(yīng)最大功率的頻點(diǎn),然后以此頻點(diǎn)進(jìn)行時(shí)域掃描(掃描時(shí)間為1分鐘),測(cè)出最大值,要求小于20dBm/100kHz。

(3)功率控制

初始狀態(tài)為環(huán)回,非跳頻。EUT分別工作在低、中、高三個(gè)頻點(diǎn),回送調(diào)制信號(hào)為PN9的DH1分組。測(cè)試儀通過(guò)LMP信令控制EUT輸出功率,并測(cè)試功率控制步長(zhǎng)的范圍,規(guī)范要求在2dB和8dB之間。
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(4)頻率范圍

初始狀態(tài)同(3),測(cè)試儀對(duì)EUT回送的凈荷為PN9的DH1分組掃頻測(cè)量。當(dāng)EUT工作在最低頻點(diǎn)時(shí),測(cè)試儀找到功率密度下降為-80dBm/Hz時(shí)的頻點(diǎn)fL;當(dāng)EUT工作在最高頻點(diǎn)時(shí),測(cè)試儀找到功率密度下降為-80dBm/Hz時(shí)的頻點(diǎn)fH。對(duì)于79信道的系統(tǒng),要求fL、fH位于2.4~2.4835GHz范圍內(nèi)。

(5)20dB帶寬

初始狀態(tài)同(3),EUT分別工作在低、中、高三個(gè)頻點(diǎn),回送調(diào)制信號(hào)為PN9的DH1分組。測(cè)試儀掃頻找到對(duì)應(yīng)最大功率的頻點(diǎn),并且找到其左右兩側(cè)對(duì)應(yīng)功率下降20dB時(shí)的fL和fH,20dB帶寬Df = | fH - fL |,要求Df小于1MHz。

(6)相鄰信道功率


初始狀態(tài)同(3), EUT工作頻點(diǎn)分別為第3信道、第39信道和第75信道,回送凈荷為PN9的DH1分組。測(cè)試儀掃描整個(gè)藍(lán)牙頻段,測(cè)試各個(gè)信  道的功率。要求相鄰第2道的泄漏功率小于-20dBm,相鄰第3道及其以上的泄漏功率小于-40dBm。  

(7)調(diào)制特性

初始狀態(tài)同(3), EUT分別工作在低、中、高三個(gè)頻點(diǎn)。測(cè)試儀以所支持的最大分組長(zhǎng)度發(fā)送凈荷為11110000的分組,并對(duì)EUT回送的分組計(jì)算頻率偏移的峰值和均值,分別記為Df1max 和Df1avg。測(cè)試儀以所支持的最大分組長(zhǎng)度發(fā)送凈荷為10101010的分組,并對(duì)EUT回送的分組計(jì)算頻率偏移的峰值和均值,分別記為Df2max 和Df2avg,要求滿足以下條件:至少99.9%的Df1max滿足 140kHz< Df1max <175kHz;至少99.9%的Df2max 3115kHz;Df2avg /Df1avg 30.8。

(8)初始載波容限


EUT為環(huán)回狀態(tài),回送凈荷為PN9的DH1給測(cè)試儀。測(cè)試儀先將鏈路置為非跳頻,EUT分別工作在低、中、高三個(gè)頻點(diǎn),然后測(cè)試儀再將鏈路置為跳頻。測(cè)試儀根據(jù)4個(gè)前導(dǎo)碼計(jì)算載波頻率f0,要求與標(biāo)稱頻率fTX的差小于75kHz。

(9)載波頻率漂移


初始狀態(tài)同(3),EUT分別工作在低、中、高三個(gè)頻點(diǎn),回送調(diào)制信號(hào)為10101010的DH1/DH3/DH5分組。測(cè)試儀先根據(jù)4個(gè)前導(dǎo)碼計(jì)算載波頻率f0,然后每10比特凈荷測(cè)試一次頻率,其與初始載頻的差為瞬時(shí)頻率漂移。最后測(cè)試儀將跳頻打開,重新測(cè)試所有頻點(diǎn)下的瞬時(shí)頻率漂移。瞬時(shí)頻率漂移之間的差定義為漂移速率。對(duì)于DH1分組,要求每次的瞬時(shí)漂移小于25kHz,對(duì)于DH3、DH5分組,要求載波瞬時(shí)漂移小于40kHz。規(guī)范還要求載波漂移速率小于4000Hz/10μs。

1.2 收信機(jī)測(cè)試

以上介紹了藍(lán)牙發(fā)信機(jī)的無(wú)線指標(biāo)及其測(cè)試。對(duì)于收信機(jī)測(cè)試來(lái)說(shuō),所有指標(biāo)的測(cè)試都是基于誤比特率的統(tǒng)計(jì),并且至少要統(tǒng)計(jì)1600000個(gè)比特。眾所周知,在誤幀率較大的情況下統(tǒng)計(jì)誤比特率沒有任何意義,因此,為了準(zhǔn)確測(cè)試收信機(jī)的性能,測(cè)試儀必須能測(cè)試由以下6種情況導(dǎo)致的FER:CRC誤差、不正確的凈荷長(zhǎng)度、同步字出錯(cuò)、HEC出錯(cuò)、EUT給MT8850A回送NACK分組、在預(yù)期的時(shí)隙內(nèi)沒有收到EUT發(fā)送的分組。下面介紹藍(lán)牙收信機(jī)的測(cè)試。

(1)單時(shí)隙靈敏度

初始狀態(tài)同1.1(3),EUT分別工作在低、中、高三個(gè)頻點(diǎn),回送調(diào)制信號(hào)為PN9的DH1分組。依照藍(lán)牙規(guī)范的要求,測(cè)試儀控制其輸出功率,以使EUT的收信功率為-70dBm。藍(lán)牙規(guī)范允許EUT發(fā)送的射頻信號(hào)具有75kHz的初始誤差和40kHz的頻率漂移,即總共允許有115kHz的誤差。此外,還要考慮調(diào)制、符號(hào)定時(shí)等引起的誤差。假如EUT的收信機(jī)性能由一個(gè)輸出“完美”信號(hào)的測(cè)試儀來(lái)測(cè)試,其測(cè)試結(jié)果不足以提供冗余度來(lái)適應(yīng)真正的無(wú)線傳輸環(huán)境,用戶將得到一個(gè)關(guān)于收信機(jī)質(zhì)量的錯(cuò)誤結(jié)果。經(jīng)驗(yàn)告訴我們,對(duì)于有擾測(cè)試,藍(lán)牙收信機(jī)的靈敏度一般會(huì)劣化4~10dB,具體值與分組長(zhǎng)度和藍(lán)牙芯片種類有關(guān)。測(cè)試儀必須支持有擾發(fā)射(dirty transmitter),見表1,將干擾加入到發(fā)送的藍(lán)牙信號(hào)中,每20ms一組,從第一組依次到第十組,再返回第一組,不斷重復(fù)。此外,藍(lán)牙基帶信號(hào)還受一正弦波調(diào)制。測(cè)試儀對(duì)誤碼率進(jìn)行統(tǒng)計(jì),要求誤碼率BER<0.1%。此外,如果有條件的話,最好在跳頻狀態(tài)下再重新測(cè)試一遍。

(2)多時(shí)隙靈敏度

類似于單時(shí)隙靈敏度的測(cè)試,不過(guò)分組類型為DH3、DH5。

(3)C/I性能

初始狀態(tài)同1.1(3), EUT分別工作在低、中、高三個(gè)頻點(diǎn)。測(cè)試儀發(fā)送的有用信號(hào)為凈荷PN9的DH1分組,同時(shí)還發(fā)送凈荷PN15的藍(lán)牙干擾信號(hào)。有用信號(hào)和干擾信號(hào)的功率電平參見表2。測(cè)試儀進(jìn)行誤碼率統(tǒng)計(jì),要求BER<0.1%。

(4)阻塞性能

阻塞特性是指在其它頻段存在大的干擾信號(hào)時(shí),接收機(jī)接收有用信號(hào)的能力。初始狀態(tài)同1.1(3),EUT收發(fā)頻點(diǎn)為2460MHz(58號(hào)信道)。測(cè)試儀不僅發(fā)送凈荷為PN9的DH1分組作為有用信號(hào),而且發(fā)送頻率為30MHz到12.75GHz之間的連續(xù)波干擾信號(hào)。有用信號(hào)的功率電平比參考靈敏度高3dB,參考靈敏度是指滿足一定的誤碼率情況下,接收機(jī)可以接收的最小電平。干擾信號(hào)的電平比表3給出的大2dB。測(cè)試儀統(tǒng)計(jì)誤碼率,如果BER>0.1%,則測(cè)試儀記錄此時(shí)干擾信號(hào)的頻點(diǎn),要求頻點(diǎn)的個(gè)數(shù)小于24。其他條件不變,僅把干擾信號(hào)的電平降為-50dBm,測(cè)試儀記錄BER>0.1%時(shí)的干擾信號(hào)的頻點(diǎn),要求其個(gè)數(shù)小于5個(gè)。

(5)互調(diào)性能

互調(diào)特性是指存在兩個(gè)或多個(gè)跟有用信號(hào)有特定頻率關(guān)系(它們的互調(diào)產(chǎn)物剛好落在有用信號(hào)帶內(nèi))的干擾信號(hào)的情況下的接收能力。初始狀態(tài)同1.1(3),EUT收發(fā)頻點(diǎn)相同,分別為低、中、高頻點(diǎn)。測(cè)試儀不僅發(fā)送凈荷為PN9的DH1分組作為有用信號(hào),其功率比參考靈敏度高6dB;而且發(fā)送功率為-39dBm、頻率為f1的正弦波干擾信號(hào),以及功率為-39dBm、頻率為f2的PN15調(diào)制的藍(lán)牙干擾信號(hào)。2倍的f1與f2的差正好等于EUT的收信頻點(diǎn),并且f2- f1 =3MHz、4MHz或5MHz。測(cè)試儀統(tǒng)計(jì)誤碼率,要求BER〈0.1%。
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(6)最大輸入電平

即藍(lán)牙接收機(jī)的飽和電平。初始狀態(tài)同1.1(3),EUT工作于低、中、高頻點(diǎn)。測(cè)試儀發(fā)送凈荷為PN9的DH1分組信號(hào),并控制其發(fā)射功率,以使EUT收信機(jī)入口處的電平為-20dBm。測(cè)試儀統(tǒng)計(jì)誤碼率,要求BER〈0.1%。

另外,收發(fā)信機(jī)均需要測(cè)試帶外雜散,即依據(jù)ETS或FCC標(biāo)準(zhǔn),測(cè)試EUT在工作狀態(tài)和備用狀態(tài)下,30MHz~12.75GHz頻率范圍內(nèi)的帶外雜散,包括天線傳導(dǎo)雜散和機(jī)箱輻射雜散。

2 藍(lán)牙無(wú)線測(cè)試儀

以上介紹了藍(lán)牙無(wú)線測(cè)試的基本指標(biāo)。作為藍(lán)牙測(cè)試儀必須滿足以下要求:為了與EUT建立藍(lán)牙鏈路,測(cè)試儀必須具備藍(lán)牙協(xié)議棧;為了進(jìn)行藍(lán)牙無(wú)線測(cè)試,測(cè)試儀必須完全支持藍(lán)牙測(cè)試模式協(xié)議;必須能每秒進(jìn)行1600次跳頻;必須支持“dirty transmitter”。

安立公司推出的藍(lán)牙無(wú)線綜合測(cè)試儀MT8850A完全滿足以上的要求。它完全遵從最新的藍(lán)牙無(wú)線測(cè)試規(guī)范0.91版,可以測(cè)試8項(xiàng)藍(lán)牙無(wú)線指標(biāo):對(duì)于發(fā)信機(jī)測(cè)試輸出功率、功率控制、初始載頻、載頻漂移、調(diào)制;對(duì)于收信機(jī),測(cè)試單時(shí)隙靈敏度、多時(shí)隙靈敏度、最大輸入電平。MT8850A的主要特點(diǎn)是準(zhǔn)確、迅速、靈活。MT8850A的測(cè)試速度非??欤糜谏a(chǎn)線上的典型測(cè)試,即測(cè)試功率、頻率、調(diào)制和收信靈敏度4個(gè)指標(biāo)只需要3s,這對(duì)于提高藍(lán)牙生產(chǎn)線的效率非常有用。用戶可以在MT8850A上對(duì)測(cè)試腳本進(jìn)行編輯,測(cè)試腳本是一系列藍(lán)牙測(cè)試項(xiàng)的集合。用戶可以選擇需要的測(cè)試項(xiàng)目,并對(duì)測(cè)試環(huán)境進(jìn)行編輯,如分組數(shù)、跳頻模式等。一旦配置好MT8850A,就可執(zhí)行單鍵測(cè)試。您只需按一下“RUN”, MT8850A將自動(dòng)建立一條藍(lán)牙鏈路,激活測(cè)試模式,自動(dòng)進(jìn)行測(cè)試并匯報(bào)測(cè)試結(jié)果。

ME7865A是安立公司推出的藍(lán)牙無(wú)線預(yù)認(rèn)證系統(tǒng),目前正在申請(qǐng)BQTF。它可以測(cè)試藍(lán)牙射頻規(guī)范所規(guī)定的16個(gè)無(wú)線指標(biāo)。ME7865A主要由兩臺(tái)MT8850A、一臺(tái)頻譜分析儀、一臺(tái)功率計(jì)、一臺(tái)PC,一個(gè)射頻切換盒構(gòu)成,儀表之間通過(guò)GPIB(通用接口總線)相連,其中一臺(tái)MT8850A作為主測(cè)儀,另一臺(tái)MT8850A產(chǎn)生藍(lán)牙干擾信號(hào)。ME7865A會(huì)自動(dòng)完成16個(gè)藍(lán)牙射頻指標(biāo)的測(cè)試,并且自動(dòng)生成Word格式的測(cè)試報(bào)告,您可以將測(cè)試報(bào)告提交給BQB.

總結(jié)


本文本文討論藍(lán)牙無(wú)線測(cè)試的指標(biāo)及其測(cè)試方法,并簡(jiǎn)單介紹了安立藍(lán)牙無(wú)線測(cè)試解決方案。學(xué)習(xí)藍(lán)牙無(wú)線測(cè)試方法和指標(biāo),以及介紹藍(lán)牙無(wú)線測(cè)試儀。通過(guò)本文大家一定會(huì)對(duì)藍(lán)牙無(wú)線測(cè)試技術(shù)有相當(dāng)?shù)牧私?,希望能?duì)廣大讀者們有學(xué)習(xí)的幫助。

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