La technologie Bluetooth® Low Energy (LE) pour les appareils portables, les périphériques et l'IoT

Bluetooth® Low Energy (LE)

Test du Bluetooth® Low Energy

Bluetooth® LE – l'avenir de la technologie Bluetooth®

La technologie Bluetooth® Low Energy (LE), introduite dans le Bluetooth® 4.0, a révolutionné le secteur en fournissant une solution ultra faible puissanceadaptée aux périphériqueset objets mobiles. Le Bluetooth® LE est idéal pour des applications qui nécessitent des communications faibles données spontanées– par exemple, des montres connectées, des traqueurs sportifs ou des dispositifs médicaux. La première version du Bluetooth® LE avait un débit maximal de 1 Mbits/s, ce qui était significativement inférieur aux 3 Mbits/s proposés par le Bluetooth® Classic. Cependant, il consommait dans le même temps uniquement la moitié d'énergie, et il introduisait un pairage rapide à l'aide de canaux dédiés.

Avec le Bluetooth® 5.0, la gamme d'applications du Bluetooth® LE était plus étendue dans l'environnement IoT. De nouvelles fonctionnalités,telles qu'un débit plus élevé de 2 Mbits/s, un codage longue portée et des capacités avancées, ont été ajoutées. Cette version a augmenté le nombre d'appareils par réseau ad hoc. En conjonction avec la spécification Bluetooth® Mesh, cela a ouvert la voie à de nouvelles opportunités dans la domotiqueet les applications industrielles.

Les versions suivantes ont continué d'améliorer la technologie Bluetooth®. Le Bluetooth® 5.1 a amélioré les capacités de recherche de directionavec des fonctions telles que l'angle d'arrivée (AoA) et l'angle de départ (AoD), puis le Bluetooth® 5.2 a introduit la prise en charge native audioet le contrôle de puissance intelligent. Tout ceci montre que le Bluetooth® LE est le futur sur le long terme de la technologie Bluetooth®.

Vue d'ensemble du Bluetooth® LE

Le Bluetooth® LE fonctionne comme un système large spectre à saut de fréquence adaptatif(AFH) au sein des bandes ISM entièrement disponibles à 2,4 GHz. Il utilise la modulation GFSK (modulation à phase continue et enveloppe constante)avec un taux de symbole de 1 ou 2 Msym/s (LE 1M, LE 2M). Ce mécanisme de saut de fréquence balaye 37 canaux RF génériques, garantissant une communication robuste et efficace.

Comparaison du LE 1M et du LE 2M
Comparaison du LE 1M et du LE 2M

Pour des applications à portée étendue, le Bluetooth® 5.0 a introduit des canaux codés LE en conjonction avec le LE 2M. Ces canaux proposent deux schémas de codage optionnels: S=8, où huit symboles représentent un seul bit, et S=2, où deux symboles représentent un seul bit. Le schéma S=8 est spécifiquement appliqué à la partie d'en-tête des deux canaux codés LE.

Comparaison du Bluetooth® 5.0 et 4.2.
Comparaison du Bluetooth® 5.0 et 4.2.

En plus de la prise en charge de la communication sur les canaux primaire et secondaire, le Bluetooth® LE prend également en charge les liaisons de communication asynchrones (ACL). L'objectif de ces liaisons est de contrôler la signalisation et un meilleur trafic. D'autre part, le Bluetooth® LE introduit des flux isochrones connectés (CIS) et diffuse des flux isochrones (BIS), qui sont tous spécifiquement dédiés aux applications audio LE.

Test du Bluetooth® LE – couche physique

Plusieurs facteurs jouent un rôle crucial dans la détermination de la performance de communication globale :

  • La conception de l'antenne
  • Les alimentations
  • La coexistence avec les autres puces de communication sans fil, telles que LTE et WLAN
  • Le châssis final

Pendant et après la phase de conception, il est important d'effectuer des tests afin de garantir la précision de l'information émise et obtenir les études comparatives de la performance souhaitée.

Il existe des méthodes de test RFpour les appareils Bluetooth® LE. Une approche implique l'utilisation d'une interface de commande spécifique au vendeur, communément employée pour automatiser entièrement les tests en recherche, développement et production.

Pour le test de conformitédes appareils Bluetooth® LE, le Bluetooth® Special Interest Group (SIG) a normalisé le mode de test direct(DTM). Ce mode permet le test de l'émetteur et du récepteur Bluetooth® LE, avec un contrôle facilité à l'aide d'une interface de test filaire dédiée.

Configuration du mode de test direct Bluetooth® LE pour la qualification RFPHY
Configuration du mode de test direct Bluetooth® LE pour la qualification RFPHY

Le mode de test direct nécessite un connecteur sur l'implémentation sous test (IUT) pour le contrôle du test. Deux options spécifiées incluent une connexion USB ou RS232 pour l'interface de contrôle hôte (HCI) de l'IUT ou une connexion UART 2 fils dédiée à l'IUT. Cette configuration de test assure un contrôle sécurisé et très fiable de l'IUT.

Les éléments de test de la couche physique du Bluetooth® LE englobent généralement :

  • Des test d'émetteur, qui couvrent les aspects tels que la puissance émise, le spectre de densité de puissance, les émissions parasites et la précision de modulation
  • Des tests de récepteur, qui concernent la sensibilité et la performance de blocage
  • L'introduction de nouvelles fonctionnalités, telle que la recherche de direction
Tests d'émetteur vs. tests de récepteur

L'industrie étudie des options pour faciliter le test sans fil dédié aux appareils Bluetooth® LE, qui manque souvent d'une fourniture de connexion filaire. Rohde & Schwarz répond à cela en proposant deux possibilités :

  • L'utilisation des canaux primairesà la fois pour les mesures RX et TX
  • L'emploi d'une connexion standard Bluetooth® LEpour le test – particulièrement pratique pour l'évaluation de la performance des applications telles que le streaming audio / vidéo ou le transfert de données

Nous avons également développé une solution de test dédiée pour encore améliorer les capacités de test sur le canal Bluetooth®. Il prend en charge le contrôle du test DTMà l'aide d'un protocole de couche de liaison Bluetooth® adapté, une méthodologie qui sera prise en charge par le Bluetooth® SIG dans un communiqué à venir.

Contrôle radio du test DTM du Bluetooth® LE pour une qualification RFPHY
Contrôle radio du test DTM du Bluetooth® LE pour une qualification RFPHY

Solutions haute efficacité pour le test Bluetooth® LE

Les solutions de test et mesure Rohde & Schwarz prennent en charge le Bluetooth® BR, EDR et LE, en conformité avec les dernières spécifications Bluetooth®. Nous couvrons le cycle entier de développement d'un produit, et cette prise en charge complète est complétée par une gamme élargie dédiée à la conception numérique, aux applications faible puissance et aux tests sans fil.

La plateforme de test des communications sans fil R&S®CMW est une solution polyvalentequi prend en charge le test du Bluetooth®jusqu'à la version 5.x. Elle couvre le DTM du Bluetooth® LE, comme spécifié par le Bluetooth® SIG, ainsi que la signalisation complète. De plus, elle fournit un outil robuste d'automatisation du testet prend déjà en charge le contrôle de test DTM pour les appareils Bluetooth® LE sur une liaison radio Bluetooth®, éliminant ainsi la nécessité d'une interface de contrôle de test filaire.

Les fonctions de test du Bluetooth® sont disponibles sur tous les principaux instruments de test Rohde & Schwarz, y compris les générateurs et analyseurs de signaux. Ces instruments proposent une prise en charge complète du Bluetooth® ainsi que d'autres normes cellulaires et non cellulaires.

Vous voulez discuter de vos cas de tests de Bluetooth® LE spécifiques avec nos experts ?

Solutions de test du Bluetooth® Low Energy

Générateur de signaux vectoriels R&S®SMBV100B

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Prise en charge du Bluetooth® BR/EDR/LE avec une excellente performance EVM à des niveaux de puissance de sortie élevés

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Analyseur de spectre et de signaux R&S®FSV3000

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test du Bluetooth® BR/EDR/LE en appuyant simplement sur un bouton – vitesses rapides et débit élevé

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Test du Bluetooth® LE à la fois en modes de non signalisation et de signalisation – approuvé par le Bluetooth® SIG

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Le système de test de communications en fabrication R&S®CMW100

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Meilleur testeur RF multi-DUT et multi-technologies pour les lignes de production

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Chambre blindée R&S®CMW-Z10

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Test du Bluetooth® LE Knowledge+

Webinaire : Redefining testing for Bluetooth® Low Energy

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Webinaire : Everything you need to know about Bluetooth® Low Energy (LE)

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Connecter quasiment tout avec le Bluetooth® Low Energy

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