蓝牙BT wireless 无线测试的指标及其测试方法

下面简单介绍蓝牙无线指标及其测试方法，总体思路及测试事项。每个国家或者地区或有个别测试要求或者项目差异，可根据相应标准或者机构具体要求测试。

1 发信机测试
（1）输出功率 TRM/CA/01/C(输出功率 5.1.3)
TRM/CA/01/C(输出功率 5.1.3) 蓝牙规范定义的 3 种功率等级

功率级别	最大输出功率	正常输出功 率	最小输出功 率	功率控制
1	100mW    （20dBm）	N/A	1mW    （0dBm）	Pmin<+4 dBm 到    Pmax
2	2.5    mW(4dBm)	1    mW(0dBm)	0.25 mW (-    6dBm)	Pmin 到 Pmax
3	1mW(0dBm)	N/A	N/A	Pmin 到 Pmax

上述最小输出功率是相对于最大功率所言，且最低功率限制为 Pmin<-30 dBm 也 仅是一个建议，可以根据实际应用的需要而定。
规范要求: 峰值功率和平均功率各小于 23dBm 和 20dBm，并且满足以下要求：如 果 EUT 的功率等级为 1，平均功率> 0dBm；如果 EUT 的功率等级为 2，- 6dBm<平均功率<4dBm；如果 EUT 的功率等级为 3，平均功率<0dBm。


（2）功率密度
初始状态同（1），测试仪通过扫频，在240MHz 频带范围内找到对应最大功率的频点，然后以此频点进行时域扫描（扫描时间为1 分钟），测出最大值，要求小于20dBm/100kHz。

（3）功率控制  TRM/CA/03/C(功率控制 5.1.5)
功率控制用于限制发射功率使之不超过 0dBm ，在 0dBm 以下时，发射机功率 控制是可选的，主要用于优化功率消耗和整体的干扰电平。功率输出增益控制 采用了一种单调序列步进方式，这种步进增益由两种方式组成，一种是高步进 增益（每步 8 dB ），另一种是低步进增益（每步 2 dB ）。一个具有 20dB 的 功率级别为 1 的设备必须具有调整其功率到达 4dB 以下的能力。

具有功率控制功能的设备在其工作过程中通过使用链路管理协议（ LMP ） 来 获得最佳输出功率。功率控制通过测量接收信号强度指示（ RSSI ）来实现， 如果需要进行功率调整就返回一个报告。在一次连接中，如果接收设备不支持 发送功率控制信息，发送端就不能使用功率控制，这时发送端使用功率级别 2
和 3 的规则。

设备的传输功率等级不能超过控制管理实体所设定的最大值。而允许的最大传 输功率等级取决于调制的模式
规范要求: 功率步长要求 2dB ≤ step size ≤ 8 dB
                功率等级为1被测件： PAV < 4dBm

（4）频率范围  TRM/CA/04/C(发射输出频谱–频率范围 5.1.6)
此项目目的是检测发射机的发射范围是否在频段范围之内。
规范要求对于低信道扫描频率从2399MHz到2405MHz, 对于高信道扫描频率从2475MHz 到2485MHz, 在低信道时，找出频谱功率密度低于低信道功率–80 dBm/Hz的频点fL，在高 信道时，找出频谱功率密度低于低信道功率–80 dBm/Hz的频点fH。
规范要求: 对于 79 信道系统频率范围在： 2.4 GHz – 2.4835 GHz 之间

（5）20dB 带宽 TRM/CA/05/C(发射输出频谱- 20dB 带宽 5.1.7)
此项目目的是检测发射机的发射范围是否在信道范围之内。EUT分别工作在低、 中、高三个频点，回送调制信号为PN9的DH1分组。测试仪扫频找到对应最大功 率的频点，并且找到其左右两侧对应功率下降20dB时的fL和fH，20dB带宽Df =
| fH - fL |
规范要求: Δf = |fH - fL| ≤ 1.0 MHz

（6）相邻信道功率 TRM/CA/06/C(发射输出频谱- 临信道功率 5.1.8)
初始状态同（3）, EUT 工作频点分别为第3 信道、第39 信道和第75 信道，回送净荷为PN9 的DH1 分组。测试仪扫描整个蓝牙频段，测试各个信 道的功率。要求相邻第2 道的泄漏功率小于-20dBm，相邻第3 道及其以上的泄漏功率小于-40dBm。
规范要求:
1. 对于相邻第2信道泄漏功率 PTX (f) ≤ – 20 dBm
2. 对于相邻第3信道泄漏功率 PTX (f) ≤ – 40 dBm

（7）调制特性 TRM/CA/07/C (调制特性 5.1.9)
此项目目的是检验调制参数特性。
EUT 分别工作在低、中、高三个频点。测试仪以所支持的最大分组长度发送净 荷为 11110000 的分组，并对 EUT 回送的分组计算频率偏移的峰值和均值，分别 记为 Df1max 和 Df1avg。测试仪以所支持的最大分组长度发送净荷为 10101010 的分组，并对 EUT 回送的分组计算频率偏移的峰值和均值，分别记为 Df2max 和 Df2avg
规范要求:
1. 140 kHz ≤ Δf1avg ≤ 175 kHz
2. Δf2max ≥ 115 kHz 置信度是99.9%
3. &#8710;f2avg / &#8710;f1avg        ≥ 0.8

（8）初始载波容限 TRM/CA/08/C (初始载波频率容限 5.1.10)
本项目测试目的为建议载波频率准确度。
测试仪先将链路置为非跳频，EUT 分别工作在低、中、高三个频点，然后测试 仪再将链路置为跳频。测试仪根据 4 个前导码计算载波频率 f0
规范要求:
fTX – 75 kHz ≤ f0 ≤ fTX + 75 kHz.

（9）载波频率漂移 TRM/CA/09/C (载波频率漂移 5.1.11)
初始状态同（3），EUT 分别工作在低、中、高三个频点，回送调制信号为10101010的DH1/DH3/DH5 分组。测试仪先根据4 个前导码计算载波频率f0，然后每10 比特净荷测试一次频率，其与初始载频的差为瞬时频率漂移。最后测试仪将跳频打开，重新测试所有频点下的瞬时频率漂移。瞬时频率漂移之间的差定义为漂移速率。对于DH1 分组，要求每次的瞬时漂移小于25kHz，对于DH3、DH5 分组，要求载波瞬时漂移小于40kHz。规范还要求载波漂移速率小于4000Hz/10μs。
漂移测量将短的 10 位相邻数据组和跨越脉冲的较长漂移结果结合在一起。如果 在发送器设计中用了采样-保持设计，就可能出现这一误差.
规范要求:

TYPE of Packet	Frequency Drift
One slot  packet	±25KHz
Three slot  packet	±40KHz
Five slot  packet	±40KHz

（10）EDR 发射机测试 TRM/CA/10/C (EDR 相对发射功率5.1.12)

此项目测试目的是确保在一个数据包中，以GFSK 调制的部分和以DPSK 调制的部分之差，在一定范围之内。对增强数据速率类型分组中 GFSK 和 PSK 部分的相关能量要求的定义如下。在接入码（ access code ）和包头（ header ）传输过程中的平均功率定义为PGFSK，而同步序列（ synchronization sequence ）和负载（ payload ）传输过程中的平均功率定义为PDPSK。
规范要求:
(PGFSK – 4dB) < PDPSK < (PGFSK + 1dB)

（11）TRM/CA/11/C (EDR 载波频率稳定度和调制准确度5.1.13)
该项目测试目标为，测量载波频率稳定度和调制准确度。对调制准确度的度量是利用差分错误矢量幅度误差（ differential error vector magnitude ， DEVM ）来跟踪载波的偏移。DEVM 是通过同步序列和分组的有效载荷部分来定义的，但是与 trailer （跟
踪）符号无关。对于每种调制方式和每种载波频率， DEVM 方式是由总共超过200 个非重叠的分组形成，每个分组都有 50 个码字。
所传输的分组应该是各自调制方式中分组所支持的类型中长度最大的。
规范要求:
1. 载波频率稳定度:
-75 kHz < ωi < +75 kHz, 对所有数据包
-75 kHz < (ωi + ω0) < +75 kHz, 对所有数据块
-10 kHz <ω0 < +10 kHz, 对所有数据块

2.        RMS DEVM:
RMS DEVM < 0.20, π/4-DQPSK 调制数据块
RMS DEVM < 0.13, 8DPSK 调制数据块

3.        Peak DEVM:
DEVM < 0.35 ，π/4-DQPSK 调制码元
DEVM < 0.25 ， 8DPSK 调制码元

4.        99% DEVM:
DEVM < 0.30,        99% π/4-DQPSK 调制码元
DEVM < 0.20,        99% 8DPSK 调制码元

（12）TRM/CA/12/C (EDR 差分相位编码5.1.14)
本测试是为了检验差分相位编码的准确度。
规范要求: 99％的数据包错误率为0

（13）TRM/CA/13/C (EDR 带内杂散辐射5.1.15)
在 ISM 频带内的传输器传输伪随机信号的时候，它的功率谱密度应该符合下面的要求。所有的功率测量都应该使用有最大上限的 100kHZ 带宽。 1MHz到 1.5MHz 载波的功率至少应低于 500kHz 载波的最大功率 26dB 。对于相邻的最少为 2MHz 载波的信道功率定义为超过一个 1MHz 信道功率的和，它不能超过第二个相邻信道 -20dBm, 不能超过第三个和以后的相邻信道 -40dBm 。这些要求在传输信号的开始时刻一直到信号能量的下降沿都应该得到满足。
规范要求:
1. PTX-26dB (f) < PTXref -26 dB for |M-N|= 1
2. PTX (f) < – 20 dBm for |M-N| = 2
3. PTX (f) < – 40 dBm for |M-N| > 3.

1.2 收信机测试
对于收信机测试来说，所有指标的测试都是基于误比特率的统计，并且至少要统计1600000 个比特。众所周知，在误帧率较大的情况下统计误比特率没有任何意义，因此，为了准确测试收信机的性能，测试仪必须能测试由以下6 种情况导致的FER：CRC 误差、不正确的净荷长度、同步字出错、HEC 出错、EUT 给CBT 回送NACK 分组、在预期的时隙内没有收到EUT 发送的分组。
实际灵敏度电平以 0.1% 固有误码率（ BER ）输入电平形式定义。蓝牙技术中的接收机实际灵敏度电平应是小于等于 -70dBm ，以适应蓝牙技术中在发射机特性内容中所提到的发射机设备特性。


下面介绍蓝牙接收机Rx的测试。
（1）单时隙灵敏度 RCV/CA/01/C (灵敏度 – 单时隙数据包5.1.16)
初始状态同1.1（3），EUT 分别工作在低、中、高三个频点，回送调制信号为PN9 的DH1 分组。依照蓝牙规范的要求，测试仪控制其输出功率，以使EUT 的收信功率为-70dBm。蓝牙规范允许EUT 发送的射频信号具有75kHz 的初始误差和40kHz 的频率漂移，即总共允许有115kHz 的误差。此外，还要考虑调制、符号定时等引起的误差。假如EUT 的收信机性能由一个输出“完美”信号的测试仪来测试，其测试结果不足以提供冗余度来适应真正的无线传输环境，用户将得到一个关于收信机质量的错误结果。经验告诉我们，对于有扰测试，蓝牙收信机的灵敏度一般会劣化4~10dB，具体值与分组长度和蓝牙芯片种类有关。测试仪必须支持有扰发射(dirty transmitter),见表1，将干扰加入到发送的蓝牙信号中，每20ms 一组，从第一组依次到第十组，再返回第一组，不断重复。此外，蓝牙基带信号还受一正弦波调制。测试仪对误码率进行统计，要求误码率BER<0.1%。此外，如果有条件的话，最好在跳频状态下再重新测试一遍。
规范要求:
BER ≤ 0.1% (最少测试包要求, 1 600 000 bits.)

（2）多时隙灵敏度 RCV/CA/02/C (灵敏度 – 多时隙数据包5.1.17)
类似于单时隙灵敏度的测试，不过分组类型为DH3、DH5。
规范要求:
BER ≤ 0.1% (最少测试包要求, 1 600 000 bits.)

（3）C/I 性能
初始状态同1.1（3）, EUT 分别工作在低、中、高三个频点。测试仪发送的有用信号
为净荷PN9 的DH1 分组，同时还发送净荷PN15 的蓝牙干扰信号。有用信号和干扰信号
的功率电平参见表2。测试仪进行误码率统计，要求BER<0.1%。

（4）阻塞性能
阻塞特性是指在其它频段存在大的干扰信号时，接收机接收有用信号的能力。初始状态同1.1（3）,EUT 收发频点为2460MHz（58 号信道）。测试仪不仅发送净荷为PN9 的DH1分组作为有用信号，而且发送频率为30MHz 到12.75GHz 之间的连续波干扰信号。有用信号的功率电平比参考灵敏度高3dB，参考灵敏度是指满足一定的误码率情况下，接收机可以接收的最小电平。干扰信号的电平比表3 给出的大2dB。测试仪统计误码率，如果BER>0.1%,则测试仪记录此时干扰信号的频点,要求频点的个数小于24。其他条件不变，仅把干扰信号的电平降为-50dBm，测试仪记录BER>0.1%时的干扰信号的频点，要求其个数小于5 个。

（5）互调性能
互调特性是指存在两个或多个跟有用信号有特定频率关系（它们的互调产物刚好落在有用信号带内）的干扰信号的情况下的接收能力。初始状态同1.1(3),EUT 收发频点相同，分别为低 、中、高频点。测试仪不仅发送净荷为PN9 的DH1 分组作为有用信号，其功率比参考灵敏度高6dB；而且发送功率为-39dBm、频率为f1 的正弦波干扰信号，以及功率为-39dBm、频率为f2 的PN15 调制的蓝牙干扰信号。2 倍的f1 与f2 的差正好等于EUT 的收信频点，并且f2- f1 =3MHz、4MHz 或5MHz。测试仪统计误码率，要求BER〈0.1%。

（6）最大输入电平 RCV/CA/06/C (最大输入电平5.1.21)
即蓝牙接收机的饱和电平。初始状态同1.1(3),EUT 工作于低、中、高频点。测试仪发送净荷为PN9 的DH1 分组信号，并控制其发射功率，以使EUT 收信机入口处的电平为-20dBm。测试仪统计误码率，要求BER〈0.1%。另外,收发信机均需要测试带外杂散,即依据ETS 或FCC 标准，测试EUT 在工作状态和备用状态下，30MHz～12.75GHz 频率范围内的带外杂散，包括天线传导杂散和机箱辐射杂散。

该项测试和灵敏度意义不同在于，它测试接收机抵抗大信号的能力，综测仪这个时候要求发送-20dBm 的信号，检测接收机的误码率是多少。

规范要求:
BER ≤ 0.1% (最少测试包要求, 1 600 000 bits.)

RF_TS_EDR蓝牙测试规范2.0.pdf 附件：RF_TS_EDR蓝牙测试规范2.0.pdf (761.2 KB)

bluesuite.chm 附件：bluesuite.chm (57.3 KB)