Bluetooth® Low Energy (LE) Direction Finding

Bluetooth® LE Version 5.1 bietet neue Funktionen zur Positionsbestimmung für die Verbesserung von Abdeckung und Genauigkeit, insbesondere im Indoor-Bereich, die umfassende Tests erfordern

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Die Positionsbestimmung ist eine typische Anforderung heutiger elektronischer Geräte wie Smartphones, Autos und tragbare IoT-Geräte. Vielfach scheitern Methoden, die auf Satelliten- (GNSS) oder zellularen Netzen (OTDOA) basieren, wegen mangelnder Abdeckung oder Präzision. Bluetooth®-basierte Dienste zur Positionsbestimmung versuchen, insbesondere im Indoor-Bereich, diesen Mangel auszugleichen oder eine Verbesserung zu erreichen. Die heutigen Bluetooth®-Lösungen für Ortungsdienste verwenden RSSI-Messungen (Received Signal Strength Indication) für die Entfernungsabschätzung zwischen den beiden Geräten für Nahbereichsdienste oder Triangulation auf Basis mehrerer RSSI-Messungen für die Positionsbestimmung.

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Die Bluetooth®-Version 5.1 beinhaltet zwei neue Peilverfahren: AoA (Angle of Arrival) und AoD (Angle of Departure).

Um die Funktionalität der Positionsbestimmung zu erweitern, wurde in Version 5.1 die Peilfunktion Bluetooth® LE Direction Finding definiert. Durch die Verwendung eines Antennenarrays mit zwei oder mehr Antennen auf einem stationären Peer-Gerät unterstützt sie zwei Verfahren zur Richtungsbestimmung eines Bluetooth®-Signals:

  • Die Bestimmung des Einstrahlwinkels (Angle of Arrival, AoA) an einem Peer-Gerät eignet sich besonders gut für die Objektverfolgung. Ein Bluetooth®-Sender mit einer einzelnen Antenne sendet ein spezielles Funkpeilungssignal. Das empfangende Peer-Gerät verwendet ein Antennenarray zur Messung der Phasenverschiebung, um die relative Signalrichtung abzuschätzen.
  • Die Bestimmung des Abstrahlwinkels (Angle of Departure, AoD) an einem mobilen Bluetooth®-LE-Gerät eignet sich insbesondere für Navigationsanwendungen. Ein stationärer Bluetooth®-Sender verwendet ein geschaltetes Antennenarray, um Funkpeilungspakete zu senden. Das Empfangsgerät empfängt die Signale vom Sendegerät mit einer einzelnen Antenne und kann durch Messung der Laufzeitdifferenz die relative Signalrichtung abschätzen.

Ihre Herausforderungen beim Testen von Bluetooth® Direction Finding

Die Genauigkeit der Winkelabschätzung von Einstrahl- und Abstrahlwinkel hängt stark von Leistungskonstanz- und Frequenzabweichungsqualität des Funkpeilsenders und der Fähigkeit des Empfangsgeräts ab, die I/Q-Daten der empfangenen Signale präzise abzutasten. Die Bluetooth® SIG hat 23 neue Testfälle für vier verschiedene Testaufbauten definiert, die von der R&S®CMW Wireless-Testplattform unterstützt werden.

Webinar: Everything you need to know about Bluetooth® Low Energy (LE) in 2020

Jetzt vormerken | 13. Februar 2020

Webinar: Everything you need to know about Bluetooth® Low Energy (LE) in 2020

Bluetooth® LE ist eine der erfolgreichsten Funktechnologien für das Internet der Dinge (IoT). In den letzten zehn Jahren haben sich die Anwendungsbereiche von der Verbindung von PC-Peripheriegeräten bis hin zur vollständigen Kommunikation mit tragbaren Digitalgeräten (Wearables) und weit darüber hinaus entwickelt. Die neuesten Versionen (5.0, 5.1, 5.2) der Bluetooth®-Spezifikation ermöglichen zahlreiche weitere IoT-Anwendungen in den Bereichen Smart Home, Smart Buildings und Indoor-Ortungsdienste.

Das Webinar stellt die neuesten Funktionen vor, die Sie kennen sollten, wie z. B. den Long-Range-Modus und Direction Finding und erläutert die damit verbundenen messtechnischen Herausforderungen und Lösungen. Darüber hinaus wird ein zukunftsweisender neuer Testmodus für Messungen über die Luftschnittstelle vorgestellt, der Tests von Bluetooth®-LE-Geräten erheblich vereinfacht.

Testfälle für Bluetooth® Direction Finding

Testfälle 1 Ms/s PHY 2 Ms/s PHY
TRM/BV Ausgangsleistung, mit AoD Constant Tone Extension (binäre Symbole zur Unterstützung der Peilung) #15 -
Trägerfrequenzversatz und -verschiebung mit AoD Constant Tone Extension (binäre Symbole zur Unterstützung der Peilung) #16 #17
TRM/PS/BV Sender Leistungskonstanz; Abstrahlwinkel Sender #01, #02 #03, #04
TRM/ASI/BV Integrität der Antennenschaltung; Abstrahlwinkel Sender #05, #06 #07, #08
RCV/IQC/BV Kohärenz der I/Q-Abtastung; Abstrahlwinkel Empfänger #01, #02 #03, #04
Kohärenz der I/Q-Abtastung; Einstrahlwinkel Empfänger #05 #06
RCV/IQDR/BV Dynamikbereich der I/Q-Abtastung; Abstrahlwinkel Empfänger #07, #08 #09, #10
Dynamikbereich der I/Q-Abtastung; Einstrahlwinkel Empfänger #11 #12

Vorteile der Rohde & Schwarz-Testlösungen für Bluetooth® Direction Finding

  • One-Box-Testlösung für Bluetooth® Direction Finding
  • Nur die R&S®CMW Wireless-Testplattform ermöglicht Koexistenztests von beispielsweise NB-IoT und Bluetooth® mit einem einzigen Gerät
  • Von der Bluetooth® SIG vollumfänglich zugelassene Testplattform

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