Bluetooth® Low Energy (LE) per dispositivi indossabili, periferiche e IoT

Bluetooth® Low Energy (LE)

Test Bluetooth® Low Energy

Bluetooth® LE: il futuro della tecnologia Bluetooth®

La tecnologia Bluetooth® Low Energy (LE), introdotta con Bluetooth® 4.0, ha rivoluzionato il panorama fornendo una soluzione a bassissima potenzasu misura per periferichee indossabili. Bluetooth® LE è ideale per le applicazioni che richiedono comunicazioni dati spontanee di piccole dimensioni- ad esempio, smartwatch, tracker sportivi o dispositivi medici. La prima versione di Bluetooth® LE aveva una velocità massima di trasmissione dati di 1 Mbit/s, notevolmente inferiore ai 3 Mbit/s offerti da Bluetooth® Classic. Tuttavia, consumava solo la metà dell'energia e introduceva l'abbinamento rapido attraverso canali pubblicitari dedicati.

Con Bluetooth® 5.0, la gamma di applicazioni di Bluetooth® LE è stata ulteriormente ampliata nello spazio IoT. Sono state aggiunte nuove funzionalità, come una velocità superiore di 2 Mbit/s, la codifica a lungo raggio e capacità pubblicitarie migliorate. Questa versione ha aumentato il numero di dispositivi per rete ad hoc. Insieme alla specifica Bluetooth® Mesh, questo ha aperto la strada a nuove opportunità nella domoticae nelle applicazioni industriali.

Le versioni successive hanno continuato a migliorare la tecnologia Bluetooth®. Bluetooth® 5.1 ha migliorato le capacità di radiogoniometriacon funzioni quali la misura dell'angolo di arrivo (AoA) e dell'angolo di partenza (AoD), mentre Bluetooth® 5.2 ha introdotto il supporto audio nativoe il controllo intelligente della potenza. Tutto ciò dimostra che Bluetooth® LE è il futuro a lungo termine della tecnologia Bluetooth®.

Panoramica di Bluetooth® LE

Bluetooth® LE funziona come un sistema a spettro diffuso con salto adattativo di frequenza(AFH) all'interno delle bande ISM disponibili a livello globale a 2,4 GHz. Impiega la modulazione Gaussian Frequency Shift Keying(GFSK) con una frequenza di simbolo di 1 o 2 Msym/s (LE 1M, LE 2M). Questo meccanismo di salto di frequenza si estende su 37 canali RF generici, assicurando una comunicazione robusta ed efficiente.

Confronto tra LE 1M e LE 2M
Confronto tra LE 1M e LE 2M

Per le applicazioni ad ampio raggio, Bluetooth® 5.0 ha introdotto i canali codificati LE insieme a LE 2M. Questi canali offrono due schemi di codifica opzionali: S=8, dove otto simboli rappresentano un singolo bit, e S=2, dove due simboli rappresentano un singolo bit. Lo schema S=8 è applicato specificamente alla parte di intestazione di entrambi i canali LE codificati.

Confronto tra Bluetooth 5.0 e 4.2.
Confronto tra Bluetooth® 5.0 e 4.2.

Oltre a supportare la comunicazione pubblicitaria attraverso canali pubblicitari primari e secondari, Bluetooth® LE supporta anche collegamenti di comunicazione asincroni (ACL). Lo scopo di questi collegamenti è il controllo della segnalazione e del traffico best effort. Inoltre, Bluetooth® LE introduce i flussi isocroni connessi (CIS) e i flussi isocroni trasmessi (BIS), entrambi specificamente dedicati alle applicazioni LE audio.

Test Bluetooth® LE - livello fisico

Diversi fattori giocano un ruolo cruciale nel determinare le prestazioni complessive della comunicazione:

  • Progettazione dell'antenna
  • Alimentatori
  • Coesistenza con altri chip di comunicazione wireless, come LTE e WLAN
  • Alloggiamento finale

Durante e dopo la fase di progettazione, è importante condurre test approfonditi per assicurare l'accuratezza delle informazioni trasmesse e raggiungere i parametri prestazionali desiderati.

Esistono metodi di test RFper i dispositivi Bluetooth® LE. Un approccio prevede l'utilizzo di un' interfaccia di controllo specifica del fornitore, comunemente impiegata per effettuare test completamente automatizzati durante le attività di ricerca e sviluppo e in produzione.

Per verificare la conformitàdei dispositivi Bluetooth® LE, l'associazione Bluetooth® Special Interest Group (SIG) ha standardizzato la modalità di test diretto(DTM). Questa modalità consente di verificare il trasmettitore e il ricevitore Bluetooth® LE, con il controllo facilitato da un'interfaccia di test cablata dedicata.

Impostazione della modalità di test diretto Bluetooth LE per la qualifica RFPHY
Impostazione della modalità di test diretto Bluetooth® LE per la qualifica RFPHY

La modalità di test diretto richiede un connettore sul dispositivo in prova (IUT) per il cavo dedicato al controllo del test. Due opzioni specifiche includono una connessione USB o RS232 all'interfaccia di controllo host (HCI) dell'IUT o una connessione UART a 2 fili dedicata all'IUT. Questa impostazione di prova assicura un controllo altamente affidabile e sicuro dell'IUT.

Gli elementi di test del livello fisico di Bluetooth® LE comprendono tipicamente:

  • Test sul trasmettitore, che coprono aspetti quali la potenza di trasmissione, lo spettro della densità di potenza, le emissioni spurie e l'accuratezza della modulazione
  • Test del ricevitore, che valutano la sensibilità e le prestazioni di blocco
  • Introduzione di nuove funzionalità, come la radiogoniometria
Test del trasmettitore e test del ricevitore

Il settore sta esplorando opzioni per facilitare il test in modalità irradiata over-the-air (OTA) dei dispositivi Bluetooth® LE, che spesso non dispongono di una connessione via cavo. Rohde & Schwarz affronta questo problema offrendo due possibilità:

  • Utilizzando i canali pubblicitari primariper le misure su RX e TX
  • Utilizzando una connessione Bluetooth® LE standardper i test, particolarmente utile per valutare le prestazioni di applicazioni come lo streaming audio/video o il trasferimento di dati

Abbiamo anche sviluppato una soluzione di test dedicata per migliorare ulteriormente le capacità di test su un canale Bluetooth®. Supporta il controllo dei test di tipo DTMattraverso un protocollo di livello di collegamento Bluetooth® adattato, una metodologia che sarà supportata da Bluetooth® SIG in una prossima versione.

Controllo di prova simile a Bluetooth LE DTM via radio per la qualifica RFPHY
Controllo di prova simile a Bluetooth® LE DTM via radio per la qualifica RFPHY

Soluzioni ad alta efficienza per i test Bluetooth® LE

Le soluzioni misura e collaudo di Rohde & Schwarz supportano Bluetooth® BR, EDR e LE, in linea con le più recenti specifiche di base del Bluetooth®. Copriamo l'intero ciclo di sviluppo del prodotto, e questo supporto completo è affiancata da un'ampia gamma di prodotti per la progettazione digitale, le applicazioni a bassa potenza e i test over the air (OTA).

La piattaforma di test per comunicazioni wireless R&S®CMW è una soluzione versatileche supporta i test Bluetooth®fino alla versione 5.x. Copre Bluetooth® LE DTM, come specificato da Bluetooth® SIG, nonché la segnalazione con stack completo. Inoltre, fornisce un robusto strumento di automazione dei teste supporta già il controllo dei test di tipo DTM per i dispositivi Bluetooth® LE attraverso un collegamento radio Bluetooth®, eliminando la necessità di un'interfaccia di controllo dei test cablata.

Le funzioni di test Bluetooth® sono disponibili in tutti i principali strumenti di test Rohde & Schwarz, compresi i generatori e gli analizzatori di segnali. Questi strumenti offrono un supporto completo per Bluetooth® e per altri standard non cellulari e cellulari.

Volete discutere i vostri casi specifici di test Bluetooth® LE con i nostri esperti?

Soluzioni di test Bluetooth® Low Energy

Generatore di segnali vettoriali R&S®SMBV100B

Supporto per Bluetooth® BR/EDR/LE con eccellenti prestazioni EVM ad alti livelli di potenza d'uscita

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Test Bluetooth® BR/EDR/LE con la semplice pressione di un pulsante: velocità elevate e alta produttività

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Webinar: Ridefinizione dei test per Bluetooth® Low Energy

Questo webinar offre una panoramica degli ultimi sviluppi di Bluetooth® LE e dimostra le relative soluzioni di test.

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Webinar: Tutto quello che c'è da sapere su Bluetooth® Low Energy (LE)

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