浅谈蓝牙无线测试

　　摘要 本文讨论蓝牙无线测试的指标及其测试方法，并简单介绍了安立蓝牙无线测试解决方案。

　　关键词 兼容性测试 无线测试 射频指标 蓝牙无线测试仪

　　蓝牙产品制造商为了获得蓝牙商标，必须将其蓝牙产品交给BQTF（蓝牙认证测试设备）进行测试，并将其测试结果和产品送给BQB（蓝牙认证人员）进行审查。蓝牙认证比较复杂，每进行一次蓝牙认证，申请者都要向BQRB（蓝牙认证评价委员会）交纳一笔可观的费用。因此，蓝牙产品制造商非常有必要进行蓝牙预认证。蓝牙测试包括兼容性测试和互通性测试，蓝牙无线测试属于兼容性测试，验证蓝牙产品的射频性能是否符合蓝牙射频规范。许多OEM厂家直接购买已经获得蓝牙认证的蓝牙芯片或模块，进而开发蓝牙产品，如移动电话、个人数字助理（PDA）、电脑、打印机、MP3播放器、数字相机、汽车、玩具等。由于不同类型产品的需要，可能需要更换天线，或者由于其它无线模块或时钟模块的影响，以及电源的变化，这些都会导致蓝牙终产品的射频性能发生变化，因此在研发和生产过程中必须对该产品的射频性能进行测试，以保证其无线指标符合蓝牙射频规范的要求。

1 蓝牙无线测试方法和指标

　　目前的蓝牙无线测试规范的版本为0.91版本，它定义了蓝牙无线测试指标及其测试方法。蓝牙无线测试配置包括一台测试仪和被测设备（EUT，Equipment Under Test），其中测试仪作为主单元，EUT作为从单元。两者之间可以通过射频电缆相连也可以通过天线经空中传输相连。测试仪发送LMP指令，激活EUT进入测试模式，并对测试仪与EUT之间的蓝牙链路的一些参数进行配置。如测试方式是环回还是发送方式，是否需要进行跳频，分组是单时隙分组还是多时隙分组，分组的净菏是PN9，还是00001111、01010101。测试模式是一个特殊的状态，出于安全的考虑，EUT必须首先设为“Enalle”状态，然后才能空中激活进入测试模式。

　　下面介绍蓝牙无线指标及其测试方法。

1.1发信机测试

　　（1）输出功率

　　测试仪对初始状态设置如下：链路为跳频，EUT置为环回（Loop back）。测试仪发射净荷为PN9，分组类型为所支持的大长度的分组，EUT对测试仪发出的分组解码，并使用相同的分组类型以其大输出功率将净荷回送给测试仪。测试仪在低、中、高三个频点，对整个突发范围内测量峰值功率和平均功率。规范要求峰值功率和平均功率各小于23dBm和20dBm，并且满足以下要求：如果EUT的功率等级为1，平均功率> 0dBm；如果EUT的功率等级为2，-6dBm<平均功率<4dBm；如果EUT的功率等级为3，平均功率<0dBm。

　　（2）功率密度

　　初始状态同（1），测试仪通过扫频，在240MHz频带范围内找到对应大功率的频点，然后以此频点进行时域扫描（扫描时间为1分钟），测出大值，要求小于20dBm/100kHz。

　　（3）功率控制

　　初始状态为环回，非跳频。EUT分别工作在低、中、高三个频点，回送调制信号为PN9的DH1分组。测试仪通过LMP信令控制EUT输出功率，并测试功率控制步长的范围，规范要求在2dB和8dB之间。

　　（4）频率范围

　　初始状态同（3），测试仪对EUT回送的净荷为PN9的DH1分组扫频测量。当EUT工作在低频点时，测试仪找到功率密度下降为-80dBm/Hz时的频点fL；当EUT工作在高频点时，测试仪找到功率密度下降为-80dBm/Hz时的频点fH。对于79信道的系统，要求fL、fH位于2.4～2.4835GHz范围内。

　　（5）20dB带宽

　　初始状态同（3），EUT分别工作在低、中、高三个频点，回送调制信号为PN9的DH1分组。测试仪扫频找到对应大功率的频点，并且找到其左右两侧对应功率下降20dB时的fL和fH，20dB带宽Df = | fH - fL |，要求Df小于1MHz。

　　（6）相邻信道功率

　　初始状态同（3）， EUT工作频点分别为第3信道、第39信道和第75信道，回送净荷为PN9的DH1分组。测试仪扫描整个蓝牙频段，测试各个信　　道的功率。要求相邻第2道的泄漏功率小于-20dBm，相邻第3道及其以上的泄漏功率小于-40dBm。　　（7）调制特性

　　初始状态同（3）， EUT分别工作在低、中、高三个频点。测试仪以所支持的大分组长度发送净荷为11110000的分组，并对EUT回送的分组计算频率偏移的峰值和均值，分别记为Df1max 和Df1avg。测试仪以所支持的大分组长度发送净荷为10101010的分组，并对EUT回送的分组计算频率偏移的峰值和均值，分别记为Df2max 和Df2avg，要求满足以下条件：至少99.9%的Df1max满足 140kHz< Df1max <175kHz；至少99.9%的Df2max 3115kHz；Df2avg /Df1avg 30.8。

　　（8）初始载波容限

　　EUT为环回状态，回送净荷为PN9的DH1给测试仪。测试仪先将链路置为非跳频，EUT分别工作在低、中、高三个频点，然后测试仪再将链路置为跳频。测试仪根据4个前导码计算载波频率f0，要求与标称频率fTX的差小于75kHz。

　　（9）载波频率漂移

　　初始状态同（3），EUT分别工作在低、中、高三个频点，回送调制信号为10101010的DH1/DH3/DH5分组。测试仪先根据4个前导码计算载波频率f0，然后每10比特净荷测试一次频率，其与初始载频的差为瞬时频率漂移。后测试仪将跳频打开，重新测试所有频点下的瞬时频率漂移。瞬时频率漂移之间的差定义为漂移速率。对于DH1分组，要求每次的瞬时漂移小于25kHz，对于DH3、DH5分组，要求载波瞬时漂移小于40kHz。规范还要求载波漂移速率小于4000Hz/10μs。

1.2 收信机测试

　　以上介绍了蓝牙发信机的无线指标及其测试。对于收信机测试来说，所有指标的测试都是基于误比特率的统计，并且至少要统计1600000个比特。众所周知，在误帧率较大的情况下统计误比特率没有任何意义，因此，为了准确测试收信机的性能，测试仪必须能测试由以下6种情况导致的FER：CRC误差、不正确的净荷长度、同步字出错、HEC出错、EUT给MT8850A回送NACK分组、在预期的时隙内没有收到EUT发送的分组。下面介绍蓝牙收信机的测试。

　　（1）单时隙灵敏度

　　初始状态同1.1（3），EUT分别工作在低、中、高三个频点，回送调制信号为PN9的DH1分组。依照蓝牙规范的要求，测试仪控制其输出功率，以使EUT的收信功率为-70dBm。蓝牙规范允许EUT发送的射频信号具有75kHz的初始误差和40kHz的频率漂移，即总共允许有115kHz的误差。此外，还要考虑调制、符号定时等引起的误差。假如EUT的收信机性能由一个输出“完美”信号的测试仪来测试，其测试结果不足以提供冗余度来适应真正的无线传输环境，用户将得到一个关于收信机质量的错误结果。经验告诉我们，对于有扰测试，蓝牙收信机的灵敏度一般会劣化4~10dB，具体值与分组长度和蓝牙芯片种类有关。测试仪必须支持有扰发射(dirty transmitter)，见表1，将干扰加入到发送的蓝牙信号中，每20ms一组，从第一组依次到第十组，再返回第一组，不断重复。此外，蓝牙基带信号还受一正弦波调制。测试仪对误码率进行统计，要求误码率BER<0.1%。此外，如果有条件的话，好在跳频状态下再重新测试一遍。