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)。jinxingjieshoujiceshishi
，shouxianjiangshebeizhiyuzhunbeijieshoushujubaodezhuangtai，ranhouceshixitongfasongyizhishuliangdeshujubao，zaiduishebeijinxingzhaxun，yiquedingqichenggongjieshoudeshujubaoshuliang。ceshixitongjiangshiyongzhexiexinxijisuanPER，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BLE設(she)備(bei)在(zai)每(mei)個(ge)電(dian)平(ping)下(xia)往(wang)往(wang)需(xu)要(yao)幾(ji)分(fen)鍾(zhong)時(shi)間(jian)才(cai)能(neng)接(jie)收(shou)這(zhe)麼(me)多(duo)的(de)數(shu)據(ju)包(bao)。而(er)且(qie)，如(ru)果(guo)在(zai)多(duo)個(ge)射(she)頻(pin)電(dian)平(ping)下(xia)進(jin)行(xing)測(ce)量(liang)
，那(na)麼(me)一(yi)次(ci)完(wan)整(zheng)的(de)接(jie)收(shou)機(ji)靈(ling)敏(min)度(du)測(ce)試(shi)可(ke)能(neng)需(xu)要(yao)花(hua)費(fei)10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DUTjieshoujilingminduceliangfangfajuyouhenhaodezhunquehekezhongfuxing，bingqiexuyaodeshujubaoshulianghenshao，yuzaiyixiliebutongshepindianpingxiashiyongdaliangshujubaodechuantongmanliPER掃描方法相比，所需數據包數不足其 5%。

總結

   shepinshejirenyuanxuyaoshiyongzuizhongshejilaiyanzhengkejiaofuchanpindexingneng，erbunengjinjinyilaiyubanjiceliang
，banjiceliangcededeshepinxingnengkenengyuchengpindezhenshiqingkuangcunzaihendapiancha。zaizhizaoguochengzhong，ceshigongchengshitongchangwufashiyongbanjishepinheshuzilianjie，yincitamenxuyaoshiyongwuxianshidekuaijieceshifangfalaihuodezhunqueqiekezhongfudejieguo。 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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