目前

，藍牙低功耗技術(BLE)正迅速成為部署最為廣泛的無線技術之一，在資產跟蹤

、健身監測、定位服務和遙感等各種應用領域中廣為使用。 BLE 設備通常外形小巧、堅固耐用
，且常常完全封裝在保護外殼中，以防受到環境影響。這種封裝設計給設計工程師和測試工程師帶來特殊的挑戰：該如何在不使用任何射頻或數字連接的情況下進行無線性能驗證？

   一種解決辦法是采用無線(OTA) BLE測試
，這種測試方法可以對發送器與接收機性能進行快速的參數化驗證。眾所周知
，發送器和接收機同等重要，但對於BLE設備而言，要驗證接收機的OTA性能尤為困難，亟需一種全新的測量方法。本文將探討幾種旨在確定BLE OTA 誤包率(PER)和接收機靈敏度的全新測量技術。

OTA測試方法解決兩大關鍵挑戰

挑戰 1：在典型的非OTA測試中
，需要使用UART或USB連接等數字通信方法來控製待測設備(DUT)。進jin行xing接jie收shou機ji測ce試shi時shi
，首shou先xian將jiang設she備bei置zhi於yu準zhun備bei接jie收shou數shu據ju包bao的de狀zhuang態tai，然ran後hou測ce試shi係xi統tong發fa送song已yi知zhi數shu量liang的de數shu據ju包bao
，再zai對dui設she備bei進jin行xing查zha詢xun，以yi確que定ding其qi成cheng功gong接jie收shou的de數shu據ju包bao數shu量liang。測ce試shi係xi統tong將jiang使shi用yong這zhe些xie信xin息xi計ji算suanPER，這是業內用來量化接收機性能的標準方法。在OTA測試中，沒有直接連線通信，因此其挑戰在於設計出一種新方法來確定是否正確接收到數據包。

解決方案1：要在不使用有線連接的情況下確定PER，OTA測試解決方案必須利用標準BLE無線協議消息來確定是否接收到數據包。BLE設備采用分布在2.4 GHz頻段上的三種特定廣播頻率傳送數據。

1：上圖所示為 BLE 廣播、掃描請求和掃描響應事件的功耗與時間關係。

   配有接收機的設備在每次發送廣播數據包後
，會在短時間內偵聽名為Scan_Request的特定BLE消息。此消息通常由附近要與廣播設備通信的設備發出。如果廣播設備接收到此Scan_Request消息，將使用Scan_Response消息進行響應。圖1的功耗與時間關係圖反映的即是這種模式。廣播設備首先發送一個廣播數據包（以藍色指示），附近的工作站隨後發出Scan_Request消息（以橙色指示），廣播設備接著發出Scan_Response消息（仍以藍色指示）。

  BLE設備的常規操作中會發生這種消息交換，OTA測試係統正是利用這一行為來測量PER。在接收機測試期間
，DUT首先發送廣播數據包，隨後測試係統發送Scan_Request消息
，如果DUT接收到該數據包

，將通過Scan_Response消息進行應答。測試係統將跟蹤發送的Scan_Request數量和接收的Scan_Response數量，並使用該信息計算接收機PER。

  進行靈敏度測量時
，測試係統通過調整射頻信號電平來確定產生特定PER的射頻電平。此射頻電平是反映接收機質量的通用方法，稱為接收機靈敏度。這種使用廣播數據包Scan_Request消息和Scan_Response消息的方法不僅可以準確確定接收機的PER或靈敏度，而且不需要與DUT建立任何直接的有線通信，BLE OTA測試儀正是采用這種方法。

挑戰2：與Wi-Fi或蜂窩網絡等其他常見的無線技術相比，BLE具有更低的數據傳輸速率。接收機測試中需要使用大量數據包，來保證測量結果具有準確性和統計意義。

  由於數據傳輸速率低

，生產環境中的BLE接收機測試往往需要較長時間，致使成本大幅增加。毋庸置疑
，這種測試時間長且成本更高的方法並不可取，因此第二大挑戰是：要設計出一種新的測量方法

，既能準確地確定PER
，相比現有傳統PER測試方法又能大大減少使用的數據包數。

解決方案2：要確定接收機靈敏度，通常需要測量一係列射頻電平下的PER。藍牙SIG（製定藍牙性能技術規範的組織）規定，必須使用1,500個數據包來測量接收機靈敏度。如果使用上述廣播方法，典型BLEshebeizaimeigedianpingxiawangwangxuyaojifenzhongshijiancainengjieshouzhemeduodeshujubao。erqie，ruguozaiduogeshepindianpingxiajinxingceliang，nameyiciwanzhengdejieshoujilingminduceshikenengxuyaohuafei10多分鍾的時間。

  這在許多應用場合顯然是不合適的，因而需要找到一種更快捷的新方法。為了解決這一問題，OTA測試解決方案必須使用一種算法來快速確定PER的分布曲線。這種方法稱為“快速PER測試法”，專用於快速確定產生50% PER時的接收機靈敏度。

   在執行快速PER測試期間，測試儀首先在任意射頻電平下發送單個數據包(Scan_Request)。在zai數shu據ju包bao得de到dao應ying答da後hou，降jiang低di射she頻pin電dian平ping並bing在zai此ci更geng低di的de新xin電dian平ping下xia發fa送song下xia一yi個ge數shu據ju包bao。如ru果guo數shu據ju包bao未wei得de到dao應ying答da，則ze提ti高gao射she頻pin電dian平ping並bing在zai此ci更geng高gao的de電dian平ping下xia發fa送song下xia一yi個ge數shu據ju包bao。測ce試shi儀yi運yun用yong一yi種zhong智zhi能neng算suan法fa調tiao整zheng射she頻pin電dian平ping的de步bu長chang並bing記ji錄lu得de到dao應ying答da和he未wei得de到dao應ying答da的de電dian平ping，從cong而er以yi最zui少shao數shu量liang的de數shu據ju包bao快kuai速su而er準zhun確que地di繪hui製zhi出chu“誤包率分布曲線”。

圖2：BLE DUT的典型誤包率(PER)曲線。

   圖2 所示為BLE設備的傳統PER曲線。PER曲線對曲線50%點處的射頻電平變化最為敏感，因此快速PER算法會搜索此50%點。在射頻電平變動期間，大多數的數據包在接近50%點的射頻電平下發送

；由於算法在此50%區域上收斂，因此
，射頻電平步長也會調整為更小值。這種DUT接jie收shou機ji靈ling敏min度du測ce量liang方fang法fa具ju有you很hen好hao的de準zhun確que和he可ke重zhong複fu性xing
，並bing且qie需xu要yao的de數shu據ju包bao數shu量liang很hen少shao
，與yu在zai一yi係xi列lie不bu同tong射she頻pin電dian平ping下xia使shi用yong大da量liang數shu據ju包bao的de傳chuan統tong蠻man力liPER掃描方法相比
，所需數據包數不足其 5%。

總結

   射(she)頻(pin)設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)需(xu)要(yao)使(shi)用(yong)最(zui)終(zhong)設(she)計(ji)來(lai)驗(yan)證(zheng)可(ke)交(jiao)付(fu)產(chan)品(pin)的(de)性(xing)能(neng)，而(er)不(bu)能(neng)僅(jin)僅(jin)依(yi)賴(lai)於(yu)板(ban)級(ji)測(ce)量(liang)，板(ban)級(ji)測(ce)量(liang)測(ce)得(de)的(de)射(she)頻(pin)性(xing)能(neng)可(ke)能(neng)與(yu)成(cheng)品(pin)的(de)真(zhen)實(shi)情(qing)況(kuang)存(cun)在(zai)很(hen)大(da)偏(pian)差(cha)。在(zai)製(zhi)造(zao)過(guo)程(cheng)中(zhong)
，測(ce)試(shi)工(gong)程(cheng)師(shi)通(tong)常(chang)無(wu)法(fa)使(shi)用(yong)板(ban)級(ji)射(she)頻(pin)和(he)數(shu)字(zi)連(lian)接(jie)，因(yin)此(ci)他(ta)們(men)需(xu)要(yao)使(shi)用(yong)無(wu)線(xian)式(shi)的(de)快(kuai)捷(jie)測(ce)試(shi)方(fang)法(fa)來(lai)獲(huo)得(de)準(zhun)確(que)且(qie)可(ke)重(zhong)複(fu)的(de)結(jie)果(guo)。 OTA BLE測ce試shi解jie決jue方fang案an可ke以yi幫bang助zhu技ji術shu人ren員yuan有you效xiao解jie決jue在zai測ce量liang中zhong的de這zhe些xie關guan鍵jian挑tiao戰zhan。借jie助zhu這zhe些xie係xi統tong，工gong程cheng師shi可ke以yi構gou建jian更geng好hao的de設she計ji

，同tong時shi製zhi造zao商shang也ye可ke以yi使shi用yong參can數shu化hua數shu據ju來lai驗yan證zheng製zhi造zao質zhi量liang。 對於BLE設備而言
，一旦無法獲得良好的無線通信
，設備將無法正常運轉，因此無線性能顯得至關重要。如今，這些BLE OTA測試解決方案將有助於相關人員設計出更優秀的產品
，同時幫助製造商製造出符合要求的產品。




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