图1:上图所示为 BLE 广播、扫描请求和扫描响应事件的功耗与时间关系。
配有接收机的设备在每次发送广播数据包后,会在短时间内侦听名为Scan_Request的特定BLE消息。此消息通常由附近要与广播设备通信的设备发出。如果广播设备接收到此Scan_Request消息,将使用Scan_Response消息进行响应。图1的功耗与时间关系图反映的即是这种模式。广播设备首先发送一个广播数据包(以蓝色指示),附近的工作站随后发出Scan_Request消息(以橙色指示),广播设备接着发出Scan_Response消息(仍以蓝色指示)。
BLE设备的常规操作中会发生这种消息交换,OTA测试系统正是利用这一行为来测量PER。在接收机测试期间,DUT首先发送广播数据包,随后测试系统发送Scan_Request消息,如果DUT接收到该数据包,将通过Scan_Response消息进行应答。测试系统将跟踪发送的Scan_Request数量和接收的Scan_Response数量,并使用该信息计算接收机PER。
进行灵敏度测量时,测试系统通过调整射频信号电平来确定产生特定PER的射频电平。此射频电平是反映接收机质量的通用方法,称为接收机灵敏度。这种使用广播数据包Scan_Request消息和Scan_Response消息的方法不仅可以准确确定接收机的PER或灵敏度,而且不需要与DUT建立任何直接的有线通信,BLE OTA测试仪正是采用这种方法。
挑战 2:与Wi-Fi或蜂窝网络等其他常见的无线技术相比,BLE具有更低的数据传输速率。接收机测试中需要使用大量数据包,来保证测量结果具有准确性和统计意义。
由于数据传输速率低,生产环境中的BLE接收机测试往往需要较长时间,致使成本大幅增加。毋庸置疑,这种测试时间长且成本更高的方法并不可取,因此第二大挑战是:要设计出一种新的测量方法,既能准确地确定PER,相比现有传统PER测试方法又能大大减少使用的数据包数。
解决方案 2:要确定接收机灵敏度,通常需要测量一系列射频电平下的PER。蓝牙SIG(制定蓝牙性能技术规范的组织)规定,必须使用1,500个数据包来测量接收机灵敏度。如果使用上述广播方法,典型BLE设备在每个电平下往往需要几分钟时间才能接收这么多的数据包。而且,如果在多个射频电平下进行测量,那么一次完整的接收机灵敏度测试可能需要花费10多分钟的时间。
这在许多应用场合显然是不合适的,因而需要找到一种更快捷的新方法。为了解决这一问题,OTA测试解决方案必须使用一种算法来快速确定PER的分布曲线。这种方法称为“快速PER测试法”,专用于快速确定产生50% PER时的接收机灵敏度。
在执行快速PER测试期间,测试仪首先在任意射频电平下发送单个数据包(Scan_Request)。在数据包得到应答后,降低射频电平并在此更低的新电平下发送下一个数据包。如果数据包未得到应答,则提高射频电平并在此更高的电平下发送下一个数据包。测试仪运用一种智能算法调整射频电平的步长并记录得到应答和未得到应答的电平,从而以最少数量的数据包快速而准确地绘制出“误包率分布曲线”。