藍(lán)牙Channel Sounding是先革自己的命？

不久前，藍(lán)牙正式發(fā)布了6.0版本，該版本最大的亮點(diǎn)是增加了一種新的藍(lán)牙高精度定位技術(shù)：Channer Sounding。本文就詳細(xì)的聊聊Channel Sounding。

藍(lán)牙Channel Sounding新在哪里？

此前，藍(lán)牙的定位能力有兩種，一種是基于信號(hào)強(qiáng)度的算法（RSSI）、另外一種是基于角度的測(cè)算（AoA與AoD）。

藍(lán)牙已有的兩類定位模式都有各自的缺點(diǎn)，RSSI定位精度不夠，且最致命的是穩(wěn)定性差，信號(hào)容易漂；而AoA雖然定位精度不錯(cuò)，但是需要陣列天線，且2.4GHz頻段下的陣列天線尺寸很大，在消費(fèi)電子產(chǎn)品中顯然是做不進(jìn)去的。

所以，藍(lán)牙需要一種新的定位模式來(lái)與UWB技術(shù)進(jìn)行PK，Channel Sounding也由此誕生。

具體來(lái)說(shuō)，Channel Sounding包含了兩種不同的距離測(cè)量方法：

相位測(cè)距（PBR）：利用無(wú)線電信號(hào)的相位特性，通過(guò)測(cè)量不同頻率信號(hào)的相位變化來(lái)估算距離。

往返時(shí)間（RTT）：通過(guò)測(cè)量信號(hào)在兩個(gè)設(shè)備間往返的時(shí)間來(lái)計(jì)算飛行時(shí)間（ToF），從而估算距離。

測(cè)相位+測(cè)往返時(shí)間一方面對(duì)于定位精度有顯著的提升，另外一方面，對(duì)于穩(wěn)定性也提升了很多。

藍(lán)牙Channel Sounding有哪些提升？

Channel Sounding相較于RSSI提升的點(diǎn)體現(xiàn)在：

定位精度：根據(jù)筆者了解的信息，CS的定位精度在理想的環(huán)境下甚至可以做到20-30cm的誤差，這相比于RSSI幾米的誤差有數(shù)量級(jí)的提升。

定位穩(wěn)定性：因?yàn)镃S的定位機(jī)制采用的是相位測(cè)量和RTT測(cè)量相結(jié)合的方式，穩(wěn)定性提升了很多。

安全性：藍(lán)牙廣播信號(hào)一個(gè)讓人詬病的點(diǎn)就是容易被中繼攻擊，而加上RTT模式后，每個(gè)信號(hào)同樣都有時(shí)間戳，有效的防止了中繼攻擊。

Channel Sounding相較于AoA提升的點(diǎn)在體現(xiàn)在CS可以單天線就可以工作，當(dāng)然雙天線的方案性能表現(xiàn)會(huì)更優(yōu)一些，且同樣的也在防中繼攻擊方面有提升。

Channel Sounding同樣犧牲了一些東西

任何事物都有兩面性，CS在定位測(cè)距性能的提升，同樣也犧牲了一些東西。

首先是功耗，因?yàn)镃S要不斷的測(cè)算PBR與RTT，這會(huì)讓MCU處于高頻次的工作狀態(tài)，目前市場(chǎng)上沒(méi)有成熟的藍(lán)牙CS芯片可供參考，但是根據(jù)某藍(lán)牙芯片廠商的說(shuō)法是，CS的峰值電流達(dá)到了80mA（單天線），或許未來(lái)產(chǎn)品成熟后功耗會(huì)得到優(yōu)化，但這個(gè)功耗事實(shí)上已經(jīng)跟目前國(guó)產(chǎn)的UWB芯片功耗差不多了（目前國(guó)產(chǎn)的UWB芯片峰值電流在30-40mA），所以CS是犧牲了BLE的低功耗優(yōu)勢(shì)的。

其次則是數(shù)據(jù)傳輸能力，之前的藍(lán)牙每個(gè)信道的帶寬是2M，而CS為了增加PBR與RTT能力，增加了很多新的信道，但這也就把每個(gè)信道的帶寬從2M降到了1M，這同樣的犧牲了一定的數(shù)傳能力。

最后是MCU的能力，市場(chǎng)上的藍(lán)牙芯片基本都SoC化了，也都有MCU，但CS的出現(xiàn)，對(duì)于MCU的性能要求更高，需要更好的算力資源，這會(huì)增加芯片的成本。

Channel Sounding可能替代藍(lán)牙定位市場(chǎng)？

筆者在此前也寫(xiě)過(guò)，UWB與藍(lán)牙在“相互偷家”。

藍(lán)牙為了對(duì)標(biāo)UWB的精準(zhǔn)定位能力，推出了與UWB定位機(jī)制相似的CS。

而UWB為了對(duì)標(biāo)藍(lán)牙的數(shù)傳能力，也在研究做一個(gè)廣播標(biāo)準(zhǔn)，市場(chǎng)上也有企業(yè)在研究基于UWB的音頻傳輸功能等。

而且，此前藍(lán)牙最大的優(yōu)勢(shì)——手機(jī)都有藍(lán)牙芯片這一點(diǎn)看起來(lái)也在被UWB快速追趕，iPhone已經(jīng)標(biāo)配了UWB好幾年，三星也在高端機(jī)型普及了UWB（目前用的NXP芯片），而基于高通的“Wi-Fi+藍(lán)牙+UWB”三合一的芯片預(yù)計(jì)在未來(lái)幾個(gè)月內(nèi)陸續(xù)亮相手機(jī)新品中。

所以藍(lán)牙雖然很努力，但是依然擋不住UWB的趨勢(shì)。

具體到各自的性能，Channel Sounding的出現(xiàn)很重要的一個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景是數(shù)字車鑰匙，而事實(shí)上，數(shù)字車鑰匙選用UWB很重要的一個(gè)點(diǎn)就是車載活體檢測(cè)雷達(dá)功能，因?yàn)檫@個(gè)功能在歐洲市場(chǎng)是強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)，而在其他市場(chǎng)，也同樣會(huì)形成大家默認(rèn)的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。

甚至有部分車型上了UWB，單純只是為了做活體檢測(cè)雷達(dá)，而不是數(shù)字車鑰匙。由此可見(jiàn)，UWB在汽車市場(chǎng)，是藍(lán)牙CS所取代不了的。

而擴(kuò)展到其他的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)定位與測(cè)距的場(chǎng)景，這個(gè)的場(chǎng)景如果需要做比較精準(zhǔn)的定位，往往需要測(cè)向，比如遙控器、無(wú)感支付等，這就需要陣列天線，這對(duì)藍(lán)牙CS來(lái)說(shuō)同樣是不利的。

同樣的，藍(lán)牙BLE的低功耗優(yōu)勢(shì)是UWB所不具備的，目前市場(chǎng)上的多數(shù)UWB產(chǎn)品，甚至是用在B端行業(yè)的UWB產(chǎn)品，也往往有BLE芯片，用來(lái)做配對(duì)、喚醒等工作，以及在部分定位場(chǎng)景中用來(lái)做補(bǔ)充。

所以，UWB也無(wú)法替代藍(lán)牙。

那說(shuō)了這么多，藍(lán)牙CS的潛在應(yīng)用在哪里？或許就是在目前藍(lán)牙RSSI的定位場(chǎng)景中形成平替。

當(dāng)然即便實(shí)現(xiàn)對(duì)RSSI市場(chǎng)的平替都不是一件容易的事，一方面是CS的功耗高于RSSI很多，功耗就是成本；另外一方面，則是因?yàn)樗{(lán)牙6.0對(duì)于物理層的改變，5.X版本的藍(lán)牙無(wú)法通過(guò)OTA升級(jí)到6.0，需要完全重新部署（這個(gè)點(diǎn)我們會(huì)在后續(xù)的系列文章中詳細(xì)討論）。對(duì)于應(yīng)用方來(lái)說(shuō)，同樣也需要很長(zhǎng)的時(shí)間進(jìn)行替代滲透。

本文作者：銀匠

本文來(lái)源：智能通信定位圈