Tests von Bluetooth® LE und Bluetooth® Classic

Mobiltelefone und Laptops sind heutzutage in der Regel mit Bluetooth® Classic ausgestattet, um drahtlose Kopfhörer anzubinden oder Mobiltelefone zur Synchronisierung mit anderen Geräten zu verbinden. Die meisten neuen Fahrzeuge bieten bereits serienmäßig oder als optionale Zusatzausstattung Freisprecheinrichtungen auf Basis von Bluetooth®. Mit dem äußerst niedrigen Stromverbrauch, dem sehr schnellen Koppeln und der weltweiten Verwendung des 2,4 GHz-Bands spricht Bluetooth® LE den Markt von Sensoren für Sport, Gesundheit und Fitness sowie für Armbanduhren an. Bluetooth® LE ist bereits die dominierende Technik bei sämtlichen Arten von Wearables, die üblicherweise Smartphones als Gateway ins Internet verwenden.

  Bluetooth® Classic
Bluetooth® LE
  Basic Rate Enhanced Data Rate Low Energy
Spektrum 2,4 GHz-ISM-Band
Modulation Header: GFSK
Daten: GFSK
Header: GFSK
Daten: π/4-DQPSK oder 8DPSK
Header: GFSK
Daten: GFSK
Kanäle 79 40
Kanalraster 1 MHz 2 MHz
Vermeidung von Störungen Adaptives FHSS
(1600 Sprünge/s über max. 79 Kanäle)
Adaptives FHSS
(1600 Sprünge/s über max. 37 Kanäle)
Fehlererkennung/-korrektur FEC CRC
Advertising Advertising-Folge 3 Advertising-Kanäle
Netzwerk Verstreute Piconets Piconet
Sprachunterstützung Ja Nein
Max. Übertragungsgeschwindigkeit 1 Mbit/s 3 Mbit/s 1 Mbit/s

Testanforderungen gemäß Bluetooth SIG

Entwickler von Bluetooth®-fähigen Geräten verwenden gebrauchsfertige Chips oder Module für die einfache Integration der Bluetooth®-Konnektivität in ihr Gerät. Jedoch variieren die Designs von Gerät zu Gerät. Für das endgültige Design sind mehrere Faktoren maßgeblich, die sich auf die gesamte Kommunikations-Performance auswirken. Dazu gehören das Antennen-Design, Netzteile, Chips für andere drahtlose Kommunikationsstandards oder die endgültige Gehäuseform.

Deshalb ist es unabdingbar, jedes einzelne Bluetooth®-fähige Gerät zu testen, die geforderte Performance zu verifizieren sowie die Konformität mit den Standards der Bluetooth SIG und mit regulatorischen Anforderungen sicherzustellen. Tests der HF-Performance und -Qualität von Bluetooth® können ganz einfach sein. Für Bluetooth®-LE-Geräte hat die Bluetooth SIG einen Direct Test Mode spezifiziert, um auf einfache Art und Weise Sender- und Empfängertests zu steuern.

Von der Bluetooth SIG spezifizierte Sender- und Empfängertests für Bluetooth® LE:

Bluetooth®-LE-Sendertests
TP/TRM-LE/CA/BV-01-C
TP/TRM-LE/CA/BV-02-C1)
Ausgangsleistung
TP/TRM-LE/CA/BV-03-C
TP/TRM-LE/CA/BV-04-C1)
In-Band-Aussendungen
TP/TRM-LE/CA/BV-05-C Modulationseigenschaften
TP/TRM-LE/CA/BV-06-C
TP/TRM-LE/CA/BV-07-C1)
Offset und Drift der Trägerfrequenz
Bluetooth®-LE-Empfängertests
TP/RCV-LE/CA/BV-01-C
TP/RCV-LE/CA/BV-02-C 1)
Empfängerempfindlichkeit
TP/RCV-LE/CA/BV-03-C Performance von C/I und Empfängertrennschärfe
TP/RCV-LE/CA/BV-04-C 2) Blocking-Performance
TP/RCV-LE/CA/BV-05-C 2) Intermodulations-Performance
TP/RCV-LE/CA/BV-06-C Maximaler Eingangssignalpegel
TP/RCV-LE/CA/BV-07-C PER-Protokollintegrität

1) Am 22. Dezember 2015 aus der PF PHY Bluetooth®-Testspezifikation in RF-PHY.TS.4.2.2 entfernt.

2) Erfordert einen zusätzlichen Signalgenerator.


Messaufbau für Bluetooth®-HF-Vorqualifizierungstests mit dem Bluetooth® LE Direct Test Mode
Messaufbau für Bluetooth®-HF-Vorqualifizierungstests mit dem Bluetooth® LE Direct Test Mode

Bluetooth®-Classic-Geräte bieten mit Chip-spezifischen (nichtstandardisierten) Schnittstellen eine ähnliche Funktionalität für Tests, oder man greift auf die Signalisierungsfunktionalität von Bluetooth® Classic zurück.

Regulatorische Testanforderungen

Zusätzlich zu den in den Standards aufgeführten Testanforderungen müssen die Geräte nach den regulatorischen Anforderungen für Geräte getestet werden, die im 2,4-GHz-ISM-Band arbeiten. Dies ist eine Folge der Beliebtheit des unlizenzierten ISM-Bands, in dem Bluetooth®, WLAN/Wi-Fi und ZigBee gemeinsam im selben Frequenzspektrum betrieben werden wie ANT+, die LPWAN-Technik RPMA, Babyfone und Mikrowellenherde. Die lange Liste an Testanforderungen beinhaltet eine maximale HF-Ausgangsleistung von 20 dBm, eine spektrale Leistungsdichte für Breitband-Modulationen von weniger als 10 dBm, eine Sender-Sequenzdauer von weniger als 10 ms und eine Frequenzausgabemaske für unerwünschte Außerbandausstrahlungen des Senders.

Typischer Messaufbau für regulatorische Konformitätsprüfungen wie sie vom R&S®TS8997 unterstützt werden
Typischer Messaufbau für regulatorische Konformitätsprüfungen wie sie vom R&S®TS8997 unterstützt werden

Als Ergebnis dieser Konformitätsprüfungen könnte ein tieferer Einblick in das gesamte, belegte Spektrum notwendig sein, um Probleme wie verborgene Störquellen, falsche Sprungfolgen oder ein fehlerhaftes Carrier Sensing zu identifizieren, die an bestimmten Schnittstellen zu einer schlechten Performance führen. Die Analyse solcher Probleme erfordert über ein definiertes Zeitintervall eine detaillierte Sicht auf das betreffende Spektrum in Echtzeit.

Wenn unterschiedliche Mobilfunktechnologien im selben Gerät zum Einsatz kommen, wird es sogar noch komplizierter. Die Integration mehrerer Funktechnologien in ein äußerst kleines Gerät ist eine der wesentlichen Herausforderungen für HF-Entwickler. Daher ist die Verifizierung der Koexistenz unterschiedlicher Funktechnologien sehr wichtig, d. h. wie gut arbeiten Sender und Empfänger einer Funkzugangstechnologie, wenn eine weitere Technologie zum Einsatz kommt.

Messtechniklösungen von Rohde & Schwarz

Die R&S®CMW Mobilfunk-Testplattform unterstützt Bluetooth® bis zu Version 5. Sie deckt die Bluetooth®-Classic-Signalisierungsfunktion und sämtliche Sender- und Empfängertests von Bluetooth® LE nach Spezifikation der Bluetooth SIG ab. Für einige Testfälle ist ein zusätzlicher Signalgenerator wie die R&S®SGS100A HF-Quelle erforderlich. Das R&S®CMWrun Sequencer Software Tool erleichtert Konformitätsprüfungen durch die automatische Durchführung aller Bluetooth-SIG-Testfälle. Mit den Optionen für schnelle und umfassende Produktionstests von Bluetooth®-fähigen Geräten wird der Fertigungsprozess beschleunigt. Zudem sind Bluetooth®-Testfunktionen für alle wichtigen Messgeräte von Rohde & Schwarz, wie Signalgeneratoren und Signalanalysatoren, verfügbar. Die Messgeräte unterstützen Bluetooth® sowie andere nicht zellulare Standards und sämtliche wichtigen, zellularen Standards in einem Gerät.

Produkte für Bluetooth® Classic und Bluetooth® LE

  • R&S®CMW270 Wireless Connectivity Tester
    • Der Funkkommunikationstester für nicht zellulare Technologien, der die Signalisierung von Bluetooth® und WLAN in einem Gerät unterstützt
    • Von der Bluetooth SIG für HF-Tests zugelassen
    • Schnelle und exakte HF-Tests an Bluetooth®-Geräten gemäß den Bluetooth®-Kernspezifikationen v1.2, 2.0, 2.1, 3.0+HS, 4.0, 4.1, 4.2 und 5
    • Unterstützung aller 38 HF-Testfälle zur Vorqualifizierung von Bluetooth® Basic Rate (BR), Enhanced Data Rate (EDR) und Bluetooth® Low Energy (BLE) in Kombination mit der R&S®CMWrun Sequencer-Software
    • Extrem schnelle Spektrummessungen für die Optimierung von Bluetooth®-HF-Designs
  • R&S®CMW290 Functional Radio Communication Tester
    • Funktionaler Funkkommunikationstester, der Bluetooth®, WLAN und sämtliche zellularen Technologien wie LTE-, WCDMA- und GSM-Signaling- und Non-Signaling-Applikationen in einem Gerät unterstützt
    • Von der Bluetooth SIG für HF-Tests zugelassen
    • Schnelle und exakte HF-Tests an Bluetooth®-Geräten gemäß den Bluetooth®-Kernspezifikationen v1.2, 2.0, 2.1, 3.0+HS, 4.0, 4.1, 4.2 und 5
    • Unterstützung aller 38 HF-Testfälle zur Vorqualifizierung von Bluetooth® Basic Rate (BR), Enhanced Data Rate (EDR) und Bluetooth® Low Energy (BLE) in Kombination mit der R&S®CMWrun Sequencer-Software
    • Extrem schnelle Spektrummessungen für die Optimierung von Bluetooth®-HF-Designs
  • R&S®CMW100 Communications Manufacturing Test Set
    • Effizienter Produktionstester für Non-Signaling-Applikationen, der Bluetooth®, WLAN und alle wichtigen zellularen Technologien in einem Gerät unterstützt
    • Parallele Tests an bis zu acht HF-Ports mit geringstem Platzbedarf und minimaler Stellfläche
    • Schnelle und exakte HF-Tests an Bluetooth®-Geräten gemäß den Bluetooth®-Kernspezifikationen v1.2, 2.0, 2.1, 3.0+HS, 4.0, 4.1, 4.2 und 5
    • Optimierte Testzeiten und maximale Kapazitätsauslastung gewährleisten einen hohen Produktionsdurchsatz
  • R&S®CMW500 Production Test
    • Marktführender Funkkommunikationstester, der Bluetooth®-Signalisierung, WLAN und alle wichtigen zellularen Technologien in einem Gerät unterstützt
    • Von der Bluetooth SIG für HF-Tests zugelassen
    • Schnelle und exakte HF-Tests an Bluetooth®-Geräten gemäß den Bluetooth®-Kernspezifikationen v1.2, 2.0, 2.1, 3.0+HS, 4.0, 4.1, 4.2 und 5
    • Unterstützung aller 38 HF-Testfälle zur Vorqualifizierung von Bluetooth® Basic Rate (BR), Enhanced Data Rate (EDR) und Bluetooth® Low Energy (BLE) in Kombination mit der R&S®CMWrun Sequencer-Software
    • Extrem schnelle Spektrummessungen für die Optimierung von Bluetooth®-HF-Designs
  • R&S®CMWrun Sequencer Software Tool
    • Einsatzbereite Lösung zur ferngesteuerten Konfiguration von Bluetooth®-Testabläufen
    • Leichte und unkomplizierte Konfiguration von Testabläufen
    • Leichte und unkomplizierte Konfiguration von Testabläufen
    • Fernsteuerung für die R&S®CMW-Familie
    • Umfangreiches Ergebnisprotokoll
    • Liefert nützliche Informationen, bevor komplexere Systemtests oder eine Validierung durchgeführt werden
  • R&S®FSV Signal- und Spektrumanalysator
    • Komplexe Bluetooth®-/EDR-Messungen gemäß der Bluetooth®-HF-Testspezifikation 2.0 mit einem Tastendruck
    • Messung von Leistung, Modulationsgüte und Spektrum
    • Unterstützung der unterschiedlichen Pakettypen DH1, DH3 und DH5 und der Leistungsklassen 1 bis 3
  • R&S®SMBV100A Vector Signal Generator
    • Bluetooth®-Signalerzeugung gemäß Version 2.1 einschließlich EDR und BLE
    • Unterstützung aller drei Transportmodi und aller Pakettypen
    • Signalerzeugung gemäß der Dirty Transmitter Test-Spezifikation
  • R&S®TS8997 Zulassungstestsystem
    • Messungen gemäß ETSI EN 300 328 v1.8.1 und ETSI EN 301 893 v1.7.1, wie von der R&TTE-Richtlinie für den europäischen Markt gefordert
    • Unterstützung aller Testfälle gemäß ETSI EN 300 328, einschließlich Frequenzsprungbetrieb
    • Leitungsgebundene Messungen für Geräte mit Antennenanschluss
    • Strahlungsmessungen mit R&S®DST200 und R&S®CMW-Z10 für Geräte mit integrierter Antenne
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