Bluetooth® Low Energy (LE)

Обзор Bluetooth® LE

Bluetooth® LE работает как система широкополосного спектра со скачкообразной перестройкой частоты(AFH, Adaptive Frequency Hopping) в международном диапазоне частот 2,4 ГГц для связи в промышленных, научных и медицинских целях. Здесь применяется гауссовская частотная манипуляция(GFSK, Gaussian Frequency-Shift Keying) с символьной скоростью 1 или 2 млн символов в секунду (LE 1M, LE 2M). Механизм адаптивной перестройки частоты охватывает 37 ВЧ-каналов общего назначения, обеспечивая надежную и эффективную связь.

Для приложений с увеличенной дальностью действияв стандарте Bluetooth® 5.0 были представлены кодированные каналы LE в сочетании с LE 2M. Для этих каналов возможны две дополнительные схемы кодирования: S=8, где восемь символов представляют один бит, и S=2, где два символа представляют один бит. Схема S=8 применяется в заголовках пакетов в обоих кодированных каналах LE.

В дополнение к поддержке оповещений через первичный и вторичный каналы оповещения, Bluetooth® LE также поддерживает асинхронный режим передачи без установления соединения (ACL, Asynchronous Connection-Less). Этот режим предназначен для управления сигнализацией и негарантированным трафиком. Кроме того, в спецификации Bluetooth® LE были представлены изохронные потоки с установлением соединения (CIS, Connected Isochronous Stream) и широковещательные изохронные потоки (BIS, Broadcast Isochronous Stream), которые особенно подходят для аудиоприложений LE.

Испытания устройств Bluetooth® LE на физическом уровне

При определении общих характеристик связи решающее значение имеют следующие факторы:

• Конструкция антенны
• Источники питания
• Сосуществование с другими чипами беспроводной связи, такими как LTE и Wi-Fi
• Окончательный корпус

На этапе проектирования и после него важно проводить тщательные испытания, чтобы гарантировать точность передачи информации и достижение заданных рабочих характеристик.

Имеются методики ВЧ-испытанийдля устройств Bluetooth® LE. Одна из методик включает в себя применение специализированного интерфейса управления для конкретного производителя, который часто используется в целях проведения автоматизированных испытаний в НИОКР и на производстве.

Для испытаний на соответствие стандартамдля устройств Bluetooth® LE имеется стандартизированный группой Bluetooth® SIG режим прямого тестирования(DTM, Direct Test Mode). В этом режиме можно проводить испытания передатчика и приемника Bluetooth® LE с управлением через выделенный проводной тестовый интерфейс.

Для работы в режиме прямого тестирования испытуемое устройство должно быть оснащено кабельным разъемом для управления испытаниями. Возможные варианты: разъем USB или RS-232 для подключения испытуемого устройства к интерфейсу управления хостом (HCI, Host Control Interface) или выделенный 2-проводный интерфейс UART. Данная испытательная схема обеспечивает очень надежное управление испытуемым устройством.

Испытания на физическом уровне Bluetooth® LE включают в себя следующее:

• Испытания передатчика с измерением мощности передачи, спектра плотности мощности, паразитных излучений и точности модуляции
• Испытания приемника с измерением чувствительности и блокировки
• Внедрение новых функций (например, пеленгации)

Отраслевые эксперты работают над повышением удобства эфирных испытаний устройств Bluetooth® LE, в которых зачастую отсутствуют возможности для проводного подключения. В связи с этим компания Rohde & Schwarz предлагает два варианта:

• Использование первичных каналов оповещениядля измерений передатчиков и приемников
• Использование стандартного соединения Bluetooth® LEдля проведения испытаний — это особенно удобно для анализа работы таких приложений, как потоковая передача аудио и видео или передача данных

Мы также разработали специализированное решение, которое дополнительно расширяет возможности проведения испытаний через канал Bluetooth®. Оно поддерживает подобное режиму DTM управление испытаниямичерез адаптированный протокол канального уровня Bluetooth®. Эта методика будет поддерживаться Bluetooth® SIG в ближайшем выпуске.