藍牙的測試方式

Bluetooth? 藍牙技術已經普及在我們生活的周邊，特別是低功耗藍牙技術的突飛猛進，讓藍牙的應用惠及到生活工作的方方面面，如藍牙耳機，手機，計算機，車載藍牙，可穿戴設備，醫療，家居等等等等。

藍牙技術的更新迭代

Bluetooth? Classic 經典藍牙

根據核心規范第1版及更高版本用于表示使用基本速率 (BR) 以及增強數據率 (EDR) 操作的設備。

79 個 RF 信道可用于數據傳輸，每個信道都具有 1 MHz 間隔并且位于 2.4 GHz ISM 頻段。信道之間的跳頻可防止干擾周圍的無線信號。在自適應跳頻模式下，不使用阻隔信道。BR 調制使用高斯頻移鍵控 (GFSK)，總數據率為 1 Mbit/s。EDR 則通過使用 π/4DQPSK (2 Mbit/s) 和 8DPSK(3 Mbit/s) 相移鍵控，數據率進一步增強。

Bluetooth? Low Energy (LE) 低功耗藍牙

根據核心規范第 4 版及更高版本，Low Energy (LE) 用于表示能耗低于 Bluetooth? Classic 的設備。

Low energy 設備使用 40 個 RF 信道，每個信道都具有2 MHz 間隔并且位于 2.4 GHz ISM 頻段。這些信道被分成三個專用廣告信道，其余 37 個則作為數據和輔助廣告信道。

BLE的發展更新速度飛快，特別是近些年，我們可以從下面的列表中看出。傳輸速度翻倍，超低功耗減少電池更換頻率，更高效的音頻支持，Ranging能力的加持等等，都將推動著LE成為物聯網的主流協議。

藍牙測試方式

Test Mode(BR/EDR)

Test Mode是經典藍牙使用的信令測試模式，R&S CMW與DUT通過RF cable線進行連接。具體連接圖如下：

在這種operation mode模式下，R&S CMW提供Loopback 測試與TX測試兩種方式：

 Loopback test mode

顧名思義就是環回測試，R&S CMW會向被測設備（DUT）發送藍牙數據包，DUT對這些數據包進行解碼后再將其重新發送（即環回）給R&S CMW。R&S CMW提供多種比特模式（模式類型）供環回測試使用，且這些數據可以進行白化處理。此外，用戶可設置測試數據包的類型以及測試序列的長度。環回測試模式是經典藍牙最重要的操作模式，收發測試都可以在此模式下進行。

 TX test mode

R&S CMW綜測儀會指示被測設備DUT向綜測儀發送指定內容。綜測儀發送輪詢數據包poll packets，而DUT（作為藍牙從設備）會在隨后的從機發送時隙進行應答。可以配置包含不同比特模式的發射（TX）測試，此外，還可設置輪詢周期、測試數據包的類型及測試序列的長度。由于是在“標準的”電平下發射，DUT 中通常不會出現誤碼。

根據藍牙射頻測試規范（Bluetooth SIG）要求，經典藍牙需要被測產品進入到test mode后才能進行測試。同時，規范也定義了射頻測試及預認證測試的所有測試項目。借助 R&S? CMWrun 自動化軟件工具，可實現預認證測試的完全自動化。

Direct Test Mode (BLE)

DTM直接測試模式是低功耗藍牙獨有的測試模式，是藍牙核心規范中定義的一種標準化測試模式，主要用于驗證藍牙設備在物理層的射頻性能。確保設備符合藍牙技術聯盟（SIG）的射頻規范，并為認證測試（如BQB）和生產測試提供依據。

使用該連接方式控制藍牙被測設備，從交互形式上分兩種：1、基于HCI的USB連接；2、基于雙絞線的UART接口。被測設備可以采用其中任意一種連接方式。

在DTM測試時，R&S CMW會指定測試頻率、數據包長度和測試模式并啟動發射（TX）或接收（RX）測試。隨后，被測設備（DUT）將持續發送或接收測試數據包，直至R&S CMW發出終止指令。最終，DUT會將包含CRC校驗結果的測試報告回傳給R&S CMW。

同樣的，借助 R&S? CMWrun 自動化軟件工具可實現預認證測試的完全自動化。

Connection Mode (BR/EDR/BLE)

Connection Mode常用于OTA（over the air）下的信令測量，有別于Test Mode & Direct Test Mode，它無需待測物（DUT）進入固定的模式下才能完成與綜測儀的連接，而是在正常商用模式下（Normal Mode）通過對待測物的名字，MAC address 搜尋進行匹配連接。R&S CMW既可以做central 也可以做 peripheral role。

需要注意的是，在這種模式下，因為payload無法控制，因此跟DTM的測試結果可能會有一定的差異。適用于研發測試，方便連接。

Non-Signaling Mode (BR/EDR/BLE)

非信令模式是產線測試常用的模式，不同于信令模式下綜測儀與待測物需要進行協議交互。非信令是單向通信的，無需協議交互。因此非常適合做產測的校準綜測等射頻測試。不同的芯片平臺的強發指令都各不相同，所以需要借助自動化工具（ATE）來完成多端口多待測物（DUT）等更高效的生產測試。

R&S CMW，CMP系列綜測儀不僅RF port口多，且提供Smart Channel虛擬子儀表技術（sub instrument），將單臺表的地址虛擬成多個地址。如CMP180 的VXI11地址為： (TCPIP::192.168.0.1::inst::INSTR)，我們可以通過inst這個字段來區分sub instrument的地址。假設我想虛擬成8臺子儀表, 可以水平或者垂直分組，即每組有2個RF port,那么第2組的VXI11地址就是：(TCPIP::192.168.0.1::inst1::INSTR)，第8組的VXI11地址就是：(TCPIP::192.168.0.1::inst7::INSTR)。自動化ATE程序可以直接通過地址來控制多線程，極大的減小了多線程的編程難度。另外，Smart Channel提供的儀表資源競爭機制，也為多線程的互斥（mutex）帶來了編程便利，還能帶來更高效的儀表資源利用率。

Advertiser Mode (BLE)

廣告模式也是低功耗藍牙獨有的模式之一，是一種非信令下的over-the-air (OTA) 測發射接收的模式，接收廣告測試只支持LE 1M symbol/s (LE 1M PHY)，覆蓋了所有的主廣告信道(37, 38, 39)。BLE設備通過廣告（Advertising）流程實現設備發現與連接，這一過程涉及廣告包（ADV）、掃描請求（SCAN_REQ）和掃描響應（SCAN_RSP）等關鍵步驟。它適用于生產應用，也可用于在接下來的檢查和開發階段進行快速的參考測量。在這些測試的過程中，DUT 處于正常操作狀態，而非特殊測試模式。

 廣告包（ADV）：包含三個字段，接入地址（Access Address），協議數據單元（PDU）包頭和廣播數據（Advertising Data）。定義了可連接且可掃描廣播（ADV_IND），定向可連接廣播（ADV_DIRECT_IND），可掃描但不可連接廣播（ADV_SCAN_IND）三種廣播類型。BLE設備周期性地在三個廣播信道上發送廣告包，發送間隔稱為廣播間隔（范圍：20ms至10.24s），掃描設備（如智能手機）在掃描窗口內監聽這些信道，以接收廣告包。

 掃描請求（SCAN_REQ）：當掃描設備接收到廣告包后，可向廣播設備發送掃描請求。其PDU載荷包含掃描設備地址和廣播設備地址，廣播設備接收到掃描請求后，需在規定時間內發送掃描響應。

 掃描響應（SCAN_RSP）：掃描響應數據格式與廣告數據格式相同，由多個小數據包組成，數據包括設備名稱，服務UUID，制造商數據等。廣播設備在接收到掃描請求后，需在掃描窗口內發送掃描響應。若未及時響應，掃描設備可能重復發送掃描請求或放棄掃描。

使用R&S CMW-KD611選件，可以在綜測儀上完成整個流程的廣告接收測試。通過發送固定的ARB(arbitrary)波形，完成定性測量（Spot check），誤包率測量（PER measurement），靈敏度搜索（Sensitivity search measurement）等接收項目測試。

UTP mode (BLE)

UTP （Unified Test Protocol）統一測試協議模式是一種特別的over-the-air (OTA)信令連接模式，它要求待測物（DUT）在特別的版本下工作，R&S CMW充當central的角色，使用UTP PIN與待測物進行匹配連接，其連接步驟非常類似于前面介紹的Classic經典藍牙的Test Mode。

UTP模式特別適用于小型和高度集成的藍牙設備，如可穿戴設備等。BLE傳統的測試方法需要通過直接測試模式（Direct Test Mode），需要在測試儀器與被測設備（DUT）之間連接一條控制線纜。然而，對于封裝嚴密的設備來說，集成這種控制線纜的接口往往十分困難，甚至無法實現。UTP模式通過無線方式發送測試控制信息，徹底擺脫了線纜的束縛，簡化了測試設置?。隨著藍牙技術的不斷發展，UTP模式有望將成為測試下一代消費類藍牙產品的重要工具。

藍牙的測試方式相較于其他技術，種類繁多，很容易讓人迷惑。我們應根據測試要求，測試場景合理選擇測試方式，羅德與施瓦茨提供了藍牙測試的一整套測試方案，從非信令到信令涵蓋了各個測試方式。歡迎聯系安泰測試咨詢。