藍(lán)牙BR/EDR測試的測試指標(biāo)及其測試方法 - 全文

許多產(chǎn)品廠家直接購買已經(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，單很多原因都會導(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)過程中必須對該產(chǎn)品的射頻性能進(jìn)行測試，以保證其無線指標(biāo)符合藍(lán)牙射頻規(guī)范的要求。

Bluetooth SIG的藍(lán)牙測試規(guī)范定義了藍(lán)牙無線測試指標(biāo)及其測試方法。藍(lán)牙無線測試配置包括一臺測試儀和被測設(shè)備DUT，兩者之間可以通過射頻線相連也可以通過天線耦合進(jìn)行測試。測試儀發(fā)送指令激活DUT進(jìn)入測試模式，并對測試儀與DUT之間的藍(lán)牙鏈路的一些參數(shù)進(jìn)行配置。如測試方式是環(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 。

在測試之前，需要針對藍(lán)牙版本及具體支持的藍(lán)牙技術(shù)來選擇測試項(xiàng)目。本篇針對經(jīng)典藍(lán)牙技術(shù)（BR/EDR）的射頻測試項(xiàng)目做解讀，關(guān)于藍(lán)牙低功耗BLE部分的測試項(xiàng)目會在之后的文章內(nèi)解讀。

針對經(jīng)典藍(lán)牙（BR/EDR）與藍(lán)牙低功耗（BLE），藍(lán)牙SIG組織采用了不同的射頻測試規(guī)范來定義其測試要求。本篇參照最新的RF.TS.5.0.1標(biāo)準(zhǔn)。

>>>經(jīng)典藍(lán)牙（BR/EDR）射頻TX發(fā)射測試項(xiàng)目<<<

>>>經(jīng)典藍(lán)牙（BR/EDR）射頻RX接收測試項(xiàng)目<<<

RF/TRM/CA/BV-01-C

輸出功率

Output Power

測試目的：

驗(yàn)證DUT的最大峰值射頻輸出功率與平均射頻輸出功率。

測試通過標(biāo)準(zhǔn)：

平均等效全向輻射功率 PAV EIRP 小于100 mW （20 dBm）。對應(yīng)待測設(shè)備所支持的所有功率等級，平均輸出功率 PAV 應(yīng)滿足以下條件：

RF/TRM/CA/BV-02-C

功率密度

Power Density

測試目的：

驗(yàn)證最大射頻輸出功率密度。最大射頻輸出功率密度是DUT在指定的工作帶寬內(nèi)的最大發(fā)射功率。

測試通過標(biāo)準(zhǔn)：

功率密度應(yīng)小于 100 mW （20dBm） /100 kHz EIRP。

RF/TRM/CA/BV-03-C

功率控制

Power Contorl

測試目的：

驗(yàn)證發(fā)射功率控制能力。利用該特性，如果接收到的信號特性與當(dāng)前藍(lán)牙設(shè)備的優(yōu)選值相差太大，則設(shè)備可以請求增加或減少其他設(shè)備的發(fā)送功率。功率調(diào)整請求可以在成功的基帶尋呼過程之后隨時(shí)進(jìn)行。

測試通過標(biāo)準(zhǔn)：

測試預(yù)期結(jié)果是指步長和最小輸出功率。后者取決于DUT的功率等級。功率控制的步長應(yīng)大于2 dB、小于8 dB。對于功率等級Class 1的設(shè)備：在最小功率臺階時(shí)平均功率應(yīng)小于4 dBm。

RF/TRM/CA/BV-04-C

發(fā)射輸出頻譜 – 頻率范圍

TX Output Spectrum - Frequency range

測試目的：

驗(yàn)證在工作頻率范圍內(nèi)的發(fā)射是否在限度之內(nèi)。頻率范圍的定義是指在該頻率范圍內(nèi)DUT的功率密度在一個(gè)指定值之上。

測試通過標(biāo)準(zhǔn)：

當(dāng)DUT工作在最低頻點(diǎn)時(shí)，找到功率密度下降為 -80 dBm/Hz時(shí)的頻點(diǎn) fL；當(dāng)DUT工作在最高頻點(diǎn)時(shí)，找到功率密度下降為-80 dBm/Hz時(shí)的頻點(diǎn) fH。要求 fL、fH位于2.4～2.4835 GHz范圍內(nèi)。

RF/TRM/CA/BV-05-C

發(fā)射輸出頻譜 – 20 dB帶寬

TX Output Spectrum - 20 dB Bandwidth

測試目的：

驗(yàn)證在工作頻率范圍內(nèi)的發(fā)射是否在限度之內(nèi)。20 dB帶寬的定義是指在該頻率范圍之外DUT的信號功率比信號峰值功率下降至少20 dB。

測試通過標(biāo)準(zhǔn)：

找到對應(yīng)最大功率的頻點(diǎn)，并且找到其左右兩側(cè)對應(yīng)功率下降20 dB時(shí)的 fL和fH，20 dB帶寬Df = | fH - fL |，如果最大功率大于等于0 dBm，要求Df小于1 MHz；如果最大功率低于0 dBm，要求Df小于1.5 MHz。

RF/TRM/CA/BV-06-C

發(fā)射輸出頻譜 – 鄰信道功率

TX Output Spectrum - Adjacent channel power

測試目的：

驗(yàn)證在工作頻率范圍內(nèi)的發(fā)射是否在限度之內(nèi)。相鄰信道功率是當(dāng)DUT在相鄰的信道發(fā)送信號時(shí)，在藍(lán)牙頻率范圍內(nèi)的1個(gè)1 MHz信道內(nèi)測得功率的總和。

測試通過標(biāo)準(zhǔn)：

要求相鄰第2信道的泄漏功率小于-20 dBm，相鄰第3信道及其以上信道的泄漏功率小于-40 dBm。

RF/TRM/CA/BV-07-C

調(diào)制特性

Modulation Characteristics

測試目的：

調(diào)制指數(shù)的驗(yàn)證。在藍(lán)牙消息中，正頻偏表示為二進(jìn)制的1，負(fù)頻偏表示二進(jìn)制的0。頻率偏差被稱為藍(lán)牙系統(tǒng)的調(diào)制特性。

測試通過標(biāo)準(zhǔn)：

測試儀以所支持的最大分組長度發(fā)送數(shù)據(jù)序列11110000，并對DUT回送的序列計(jì)算頻率偏差的峰值和均值，分別記為Df1max 和Df1avg。測試儀以所支持的最大分組長度發(fā)送數(shù)據(jù)序列10101010，并對DUT回送的序列計(jì)算頻率偏差的峰值和均值，分別記為Df2max 和Df2avg，要求滿足以下條件：對應(yīng)于11110000的平均頻率偏差（Df1avg）必須在140kHz與175kH之間，至少99.9%的對應(yīng)于01010101的最大頻率偏差（Df2max）必須大于115 kHz， Df2avg與Df1avg之比應(yīng)大于等于0.8。

RF/TRM/CA/BV-08-C

初始載波頻率容限

Initial Carrier Frequency Tolerance

測試目的：

驗(yàn)證發(fā)射機(jī)載波頻率的精度。在現(xiàn)代設(shè)計(jì)中，初始載頻誤差測量晶體振蕩器的精度，并對星座產(chǎn)生影響。

測試通過標(biāo)準(zhǔn)：

測試儀根據(jù)4個(gè)前導(dǎo)碼來計(jì)算信號的實(shí)際載波頻率，要求與標(biāo)稱工作頻率的差小于75kHz。

RF/TRM/CA/BV-09-C

載波頻率漂移

Carrier Frequency Drift

測試目的：

分組數(shù)據(jù)內(nèi)發(fā)射機(jī)中心頻率漂移的驗(yàn)證。

測試通過標(biāo)準(zhǔn)：

按照一個(gè)數(shù)據(jù)分組內(nèi)時(shí)隙的個(gè)數(shù)，對應(yīng)的載波頻率漂移上限如下表。此外允許最大漂移速率是400 Hz/μs （20 kHz/50μs）。

RF/TRM/CA/BV-10-C

EDR 相對發(fā)射功率

EDR Relative Transmit Power

測試目的：

這個(gè)測試是確保一個(gè)EDR數(shù)據(jù)分組在GFSK頻率調(diào)制和DPSK相位調(diào)制下的平均發(fā)射功率的差別在一個(gè)可以接受的范圍內(nèi)。

測試通過標(biāo)準(zhǔn)：

GFSK部分（發(fā)送接入碼與Header期間）的平均功率被注為PGFSK，DPSK部分（發(fā)送同步序列與負(fù)載數(shù)據(jù)）的平均功率被注為PDPSK ，這2者之間要滿足：（PGFSK -4 dB）《 PDPSK 《 （PGFSK +1 dB）。

RF/TRM/CA/BV-11-C

EDR 載頻穩(wěn)定性與調(diào)制精度

EDR Carrier Frequency Stability & Modulation Accuracy

測試目的：

載波頻率穩(wěn)定度測量對初始載波頻率誤差進(jìn)行校正后的每個(gè)分組的EDR部分的發(fā)射機(jī)載波頻率的綜合誤差和漂移。它通常表示為“ω0”。初始載波頻率誤差是在任何分組信息傳輸之前載波頻率精度的量度。它通常表示為“ωi”。差分誤差矢量是向量之間的差，這些向量表示發(fā)送信號的連續(xù)符號，通過指定的測量濾波器傳遞，以最佳采樣相位的碼元速率采樣，并對載波頻率誤差和理想載波相位變化進(jìn)行補(bǔ)償。差分誤差矢量幅度（DEVM）是歸一化誤差向量的幅度。發(fā)射機(jī)調(diào)制精度由以下3個(gè)DEVM值來描述：Peak DEVM，RMS DEVM和99% DEVM。

測試通過標(biāo)準(zhǔn)：

載波頻率穩(wěn)定度ω0不超過± 10 kHz。初始載波頻率誤差ωi不超過± 75 kHz。載波頻率穩(wěn)定度ω0與初始載波頻率誤差ωi的總和不超過± 75 kHz。

差分誤差矢量幅度（DEVM）的最大值要求如下：

RF/TRM/CA/BV-12-C

EDR 差分相位編碼

EDR Differential Phase Encoding

測試目的：

驗(yàn)證調(diào)制器正確地對差分相位數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。在EDR模式，差分PSK調(diào)制器被用于將二進(jìn)制數(shù)據(jù)流映射到在復(fù)變量平面的一組指定的相位角。差分相位編碼參數(shù)描述了PSK調(diào)制器的性能。

測試通過標(biāo)準(zhǔn)：

按照測試規(guī)范的流程，此測試的預(yù)期結(jié)果是，99%的數(shù)據(jù)包將沒有檢測到的錯(cuò)誤。

RF/TRM/CA/BV-13-C

EDR 帶內(nèi)雜散發(fā)射

EDR In-band Spurious Emissions

測試目的：

帶內(nèi)雜散發(fā)射是當(dāng)DUT在相鄰的信道發(fā)送信號時(shí)一個(gè)信道的每500 kHz帶寬上的功率總和。

測試通過標(biāo)準(zhǔn)：

EDR帶內(nèi)雜散發(fā)射必須至少比最大功率測量結(jié)果（離開載頻最大500kHz）低26分貝。結(jié)合鄰道功率的要求，對帶內(nèi)雜散發(fā)射的要求定義了所謂的EDR藍(lán)牙信號發(fā)射機(jī)頻譜模板遮罩，如圖所示。

RF/TRM/CA/BV-14-C

增強(qiáng)功率控制

Enhanced Power Control

測試目的：

驗(yàn)證發(fā)射增強(qiáng)功率控制。

測試通過標(biāo)準(zhǔn)：

- 對于所有支持的調(diào)制方式要求的增強(qiáng)功率控制的步長應(yīng)大于2 dB、小于8 dB。

- 在每個(gè)測量流程階段，支持的調(diào)制方式的GFSK Headers之間的功率差應(yīng)在10dB以內(nèi)。

- 對于功率等級Class 1的設(shè)備：在最小功率臺階時(shí)平均功率應(yīng)小于4 dBm。

- 當(dāng)DUT已上報(bào)了每個(gè)支持調(diào)制方式的最大功率，在測量流程e階段每個(gè)支持的調(diào)制方式的測試開始時(shí)最大功率應(yīng)該與測試序列結(jié)束時(shí)測量功率值差小于+/- 3dB。

RF/TRM/CA/BV-15-C

EDR保護(hù)時(shí)間

EDR Guard Time

測試目的：

驗(yàn)證基礎(chǔ)速率數(shù)據(jù)分組包頭部與增強(qiáng)速率同步序列之間的保護(hù)時(shí)間的持續(xù)時(shí)間。

測試通過標(biāo)準(zhǔn)：

對于95%的被測量數(shù)據(jù)分組包的保護(hù)時(shí)間必須落在：4.75 - 0.15μs與5.25 + 0.15μs之間，0.15 μs是由于測量過程造成的允許的不確認(rèn)冗余。

RF/TRM/CA/BV-16-C

EDR 同步序列與尾部

EDR Synchronization Sequence and Trailer

測試目的：

驗(yàn)證EDR分組數(shù)據(jù)里發(fā)送的同步序列與尾部。

測試通過標(biāo)準(zhǔn)：

對于每個(gè)調(diào)制，期望結(jié)果是在所有50個(gè)測試分組包中同步序列零位錯(cuò)誤，并且在所有尾部符號中不超過一個(gè)位錯(cuò)誤。

RF/RCV/CA/BV-01-C

靈敏度 – 單時(shí)隙包

Sensitivity - single slot packets

測試目的：

接收機(jī)的實(shí)際靈敏度被定義為滿足誤碼率（BER）的某一最大值的輸入電平。靈敏度是接收器在真實(shí)的會話環(huán)境中可靠工作所需的最小信號電平的量度。它與設(shè)備噪聲系數(shù)相關(guān)，因此它是設(shè)備噪聲系數(shù)的量度。這里先使用非理想發(fā)射機(jī)（單時(shí)隙分組）來測試靈敏度。這個(gè)測試用例定義了發(fā)送到DUT的輸入信號。DUT應(yīng)滿足這種非理想的信號靈敏度的要求。

測試通過標(biāo)準(zhǔn)：

對于基本速率模式，對于定義的靈敏度的最大BER值為0.1%（在1600000個(gè)返回有效載荷位之后）。測量到的靈敏度應(yīng)大于等于-70 dBm。

RF/RCV/CA/BV-02-C

靈敏度 – 多時(shí)隙包

Sensitivity - multi-slot packets

測試目的：

多時(shí)隙分組數(shù)據(jù)包以靈敏度電平發(fā)送給DUT（最大允許長度）。這個(gè)測試用例定義了發(fā)送到DUT的輸入信號。DUT應(yīng)滿足這種非理想的信號靈敏度的要求。

測試通過標(biāo)準(zhǔn)：

對于基本速率模式，對于定義的靈敏度的最大BER值為0.1%（在1600000個(gè)返回有效載荷位之后）。測量到的靈敏度應(yīng)大于等于-70 dBm。

RF/RCV/CA/BV-03-C

載干比性能

C/I performance

測試目的：

在相同或相鄰信道干擾下驗(yàn)證接收機(jī)性能。最小的載干比性能是由一組信號和干擾的功率電平來描述的，且必須顯示最大BER值。載干比性能測量當(dāng)當(dāng)前信道或相鄰信道存在干擾時(shí)，接收機(jī)在某個(gè)給定信道解析信號的能力。通過這樣，載干比性能測試了設(shè)備DSP的功能。

測試通過標(biāo)準(zhǔn)：

藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟的規(guī)定的要求僅適用于干擾信號的頻率是在2400-2483.5MHz頻段。對于基礎(chǔ)速率與增強(qiáng)速率，對于下表顯示的所有信號干擾比，最大BER不能超過0.1%。

RF/RCV/CA/BV-04-C

阻塞性能

Blocking performance

測試目的：

在干擾存在情況下下驗(yàn)證接收機(jī)性能。

測試通過標(biāo)準(zhǔn)：

BER應(yīng)小于0.1%（在最小采樣數(shù)1600000個(gè)返回有效載荷位之后）。在測試流程第g步所記錄的頻點(diǎn)不能超過24個(gè)，在測試流程第h步所記錄的頻點(diǎn)不能超過5個(gè)。

RF/RCV/CA/BV-05-C

互調(diào)性能

Intermodulation Performance

測試目的：

驗(yàn)證接收機(jī)互調(diào)性能?；フ{(diào)是接收機(jī)在其輸入端存在多個(gè)頻率時(shí)的一個(gè)性能參數(shù)。它被描述為在存在三個(gè)頻率的情況下接收機(jī)的誤碼率性能的劣化：所需信號和兩個(gè)不希望的信號。

測試通過標(biāo)準(zhǔn)：

對于基礎(chǔ)速率，在測試標(biāo)準(zhǔn)指定所需信號和不希望的信號對應(yīng)的頻率與功率條件下，BER應(yīng)小于0.1%。

RF/RCV/CA/BV-06-C

最大輸入電平

Maximum Input Level

測試目的：

驗(yàn)證接收機(jī)性能。類似于互調(diào)，這是接收機(jī)的誤碼率性能的退化；這里，輸入信號是指定的高功率電平。

測試通過標(biāo)準(zhǔn)：

當(dāng)最大輸入信號電平在-20dBm條件下，BER應(yīng)小于等于0.1%（在最小采樣數(shù)1600000個(gè)返回有效載荷位之后）。

RF/RCV/CA/BV-07-C

EDR 靈敏度

EDR Sensitivity

測試目的：

使用非理想發(fā)射機(jī)來驗(yàn)證10的-4次方位誤碼率下的接收機(jī)靈敏度。

測試通過標(biāo)準(zhǔn)：

對于增強(qiáng)速率模式，對于定義的靈敏度的最大BER值為0.01%（在160，000，000個(gè)返回有效載荷位之后）。測量到的靈敏度應(yīng)大于等于-70 dBm。

RF/RCV/CA/BV-08-C

EDR BER底限性能

EDR BER Floor Performance

測試目的：

驗(yàn)證10的-5次方位誤碼率下的接收機(jī)靈敏度。底限性能是增強(qiáng)速率模式DUT在指定的低功率接收信號時(shí)對BER的測量。

測試通過標(biāo)準(zhǔn)：

BER底限性能測試設(shè)備的DSP功能，并確保能力達(dá)到0% BER。藍(lán)牙SIG指定最低誤碼率顯示時(shí)最低功率電平是- 60 dBm。該值被選擇為假設(shè)在Class 1等級藍(lán)牙設(shè)備的傳輸中80dB的路徑損耗，對應(yīng)于大約100米的傳播距離。這種測量提供了在實(shí)際情況下接收器性能的指示，當(dāng)兩個(gè)藍(lán)牙設(shè)備相距很遠(yuǎn)（或者在不理想的情況下，例如在視線之外）。藍(lán)牙SIG指定當(dāng)高于參考靈敏度電平（–70 dBm）10dB時(shí)EDR接收機(jī)應(yīng)實(shí)現(xiàn)小于0.001%的誤碼率（在160，000，000個(gè)返回有效載荷位之后），或小于0.0007%的誤碼率（在8，000，000個(gè)返回有效載荷位之后）。

RF/RCV/CA/BV-09-C

EDR 載干比性能

EDR C/I Performance

測試目的：

在相同或相鄰信道干擾下驗(yàn)證接收機(jī)性能。

測試通過標(biāo)準(zhǔn)：

藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟的規(guī)定的要求僅適用于干擾信號的頻率是在2400-2483.5MHz頻段。對于基礎(chǔ)速率與增強(qiáng)速率，對于給定的所有信號干擾比（見RF/RCV/CA/BV-03-C），最大BER不能超過0.1%。

RF/RCV/CA/BV-10-C

EDR 最大輸入電平

EDR Maximum Input Level

測試目的：

在給定的最大輸入信號電平下驗(yàn)證接收機(jī)性能。

測試通過標(biāo)準(zhǔn)：

當(dāng)最大輸入信號電平在-20dBm條件下，BER應(yīng)小于等于0.1%。