Точная пеленгация на основе Bluetooth® 5.1

Измерительная задача

Для новых задач и сервисов требуется все более точное позиционирование. Для удовлетворения этих требований Специальная группа (SIG) Bluetooth внесла пеленгацию в число сервисов определения местоположения в выпуске стандарта Bluetooth® LE 5.1 за 2019 год. Традиционные сервисы определения местоположения Bluetooth® работают на основе измерений и трилатерации индикатора уровня принимаемого сигнала (RSSI). Однако стандарт Bluetooth® 5.1 определяет два метода пеленгации с использованием антенной решетки: угол прихода сигнала (AoA) и угол выхода сигнала (AoD).

Принципы работы методов AoA и AoD

В методе AoA направление входа сигнала пеленгации Bluetooth® с постоянным тональным сигналом (CTE) в виде сигнала радиомаяка Bluetooth® может определяться радиолокатором с помощью антенной решетки. Метод AoA применяется в сервисах определения местоположения в режиме реального времени (RTLS) или сервисах определения расстояния, где отслеживаемые элементы передают сигналы радиомаяка Bluetooth® и используются преимущественно в целях отслеживания ресурсов на складах. В методе AoD сигналы радиомаяка Bluetooth® передаются через антенную решетку. Приемник обычно представляет собой мобильное устройство, которое принимает сигналы радиомаяка и рассчитывает относительный угол до передатчика. Метод AoD применяется в системах позиционирования внутри помещений (IPS), например, для поиска пути на подземных объектах.

Применение методов AoA и AoD в целях расширенной пеленгации позволяет получать информацию о местоположении с точностью до сантиметра, что существенно повышает эффективность сервиса определения местоположения Bluetooth® и удобство для пользователей.

В новой функции пеленгации в стандарте Bluetooth® 5.1 требуются в общей сложности 23 тестовых сценария передатчиков и приемников AoA и AoD, которые интегрируются в смесь испытаний ВЧ-сигналов и I/Q-данных. Все эти пеленгационные испытания на соответствие стандартам выполняются в режиме прямого тестирования (DTM).

Решение компании Rohde & Schwarz

Платформа R&S®CMW позволяет генерировать и анализировать все требуемые для пеленгации пакеты с помощью одного устройства. На универсальном тестере можно вручную или автоматически запускать 23 тестовых сценария, а управление тестером осуществляется через UART и интерфейс главного контроллера (HCI). Все измерения приема-передачи и испытания I/Q-данных легко выполняются со слотами 1 мкс и 2 мкс. Все отчеты I/Q-данных через HCI можно удобно записывать в текстовый файл в целях дальнейшего анализа.

В программном обеспечении генератора тестовых последовательностей R&S®CMWrun содержится готовый к применению план тестовых сценариев с полным охватом всех предварительных пеленгационных испытаний Bluetooth® на соответствие стандартам. В программном обеспечении можно запускать тестовые сценарии по отдельности или в виде полного пакета предварительных испытаний с генерированием протокола испытаний. ПО R&S®CMWrun также поддерживает файлы протоколов после проведения каждого испытания, что существенно облегчает процедуру регрессионных и предварительных испытаний на соответствие стандартам.

Открытая платформа коммутации и управления R&S®OSP устраняет необходимость в трудоемком ручном переключении ВЧ-разъемов. Полностью автоматизированное испытательное решение идеально подходит для испытаний надежности коммутации антенн, где требуются различные подключения и отсоединения ВЧ.

Применение

На рисунке изображено автоматизированное испытательное решение для пеленгации Bluetooth® 5.1. Для управления широкополосным тестером радиосвязи R&S®CMW и открытой платформой коммутации и управления R&S®OSP используется программное обеспечение генератора тестовых последовательностей R&S®CMWrun, которое установлено на отдельном управляющем ПК и подключено к локальной сети. ПО R&S®CMWrun поддерживает все тестовые сценарии для пеленгации Bluetooth® 5.1.

Испытания передатчиков

• Выходная мощность с постоянным тональным сигналом (CTE)
• Смещение и дрейф несущей частоты с CTE
• Стабильность мощности передачи, передатчик AoD
• Надежность коммутации антенн, передатчик AoD

Испытания приемников

• Когерентность выборок I/Q, приемник AoA
• Динамический диапазон выборок I/Q, приемник AoA
• Когерентность выборок I/Q, приемник AoD
• Динамический диапазон выборок I/Q, приемник AoD

Заключение

Предлагаемое Rohde & Schwarz контрольно-измерительное решение для пеленгации по Bluetooth® LE 5.1 основано на платформе R&S®CMW и охватывает все задачи верификации на этапе проектирования, включая функциональные испытания, измерения ВЧ-параметров и производственные требования. Готовый план испытаний в ПО R&S®CMWrun позволяет эффективно проводить регрессионные и предварительные испытания на соответствие стандартам.

Словесный знак Bluetooth® и логотипы принадлежат Bluetooth SIG, Inc. и используются компанией Rohde & Schwarz на основании лицензии.