模拟技术中的蓝牙测试模式实现及其物理层观测(图)
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2020-12-13
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模拟技术中的蓝牙测试模式实现及其物理层观测模拟技术中的蓝牙测试模式实现及其物理层观测(图图)
Using Bluetooth Test Mode for Transmitter Test and Physical level Observe 摘 要：蓝牙测试模式是蓝牙规范
的一部分，无论是蓝牙电路的设计还是应用开发，都离不开测试模式的使用。本文介绍了测试模式的实验室实
现和在此模式下蓝牙物理层(基带)波形的观测。这里只讨论发送测试(transmitter test)(即恒定净荷)，不涉及环回
测试(Loop back test)。关键词：蓝牙测试模式；物理层波形；数据包格式 测试模式简介---蓝牙(Bluetooth)的测
试模式支持蓝牙的收发测试，主要用
Using Bluetooth Test Mode for Transmitter Test and Physical level Observe
摘摘 要要：蓝牙测试模式是蓝牙规范的一部分，无论是蓝牙电路的设计还是应用开发，都离不开测试模式的使
用。本文介绍了测试模式的实验室实现和在此模式下蓝牙物理层(基带)波形的观测。这里只讨论发送测试
(transmitter test)(即恒定净荷)，不涉及环回测试(Loop back test)。
关键词：关键词：蓝牙测试模式；物理层波形；数据包格式
测试模式简介测试模式简介
---蓝牙(Bluetooth)的测试模式支持蓝牙的收发测试，主要用于验证与配合射频和基带层的测试，也可用于常
规性认证和生产售后的测试。在测试模式下的器件不一定支持普通的操作。出于安全考虑，测试模式设计成
不会对用户提供任何服务。因此，不允许在软硬件接口上有任何数据的输入和输出。
---测试模式的目的在于通过检测其空中接口的参数，如频率精确性、时间精确性、调制参数和传输频段的带
宽等来证明射频和链路控制层(LC)是否处于正常工作状态，任何蓝牙器件都可以工作在测试模式。在测试模
式下，待测模块SUT(suit under test)处于非常规运行状态，最明显的区别就是不同于普通的79跳频通信，器
件用固定的频段传输数据。由于跟踪分析仪器不需要跳频跟踪信号，这就使得测量更为便捷。
建立测试模式所需硬件建立测试模式所需硬件
---(1)采用Rohde&Schwarz公司生产的R&SPTW60型蓝牙协议测试仪，在测试模式中为主模块(master)。该
仪器具有专业和综合的蓝牙测试功能，是用于开发和鉴定测试的理想仪器。由于配备有编程界面，它同样适
合开发全新的协议。
---(2)ALPS蓝牙模块做为待测模块，在测试模式中为从属模块(slave)，由HAMGEG三相电压源供电。
---(3)LeCroy数字四通道示波器，用于显示跟踪信号。
---(4)频谱分析仪Rohde&Schwarz FSH3，用于显示信号的功率分布。
---(5)装有FTP-Client、TotalCommander和C++编辑器JCreator等软件的PC，用于浏览、修改、下载以及上
传测试模式各种方案所需要的程序。
---图1是测试模式中各模块连接框图。
测试模式的建立测试模式的建立
---使蓝牙器件工作于测试模式通常有以下几步：
---(1)通过呼叫建立测试仪器(协议分析仪)的链路控制层(LC)和待测模块的链路控制层(LC)的连接。
---(2)测试仪器(协议分析仪)的链路管理层(LM)和待测模块的链路管理层(LM)建立连接。
---(3)待测模块自身进入测试模式。
---(4)激活测试模式。这意味着测试和待测双方的链路控制(LC)已经准备好接收测试控制信息。激活待测模式
是通过主模块送出一个链路管理(LM)的协议数据单元PDU(protocol data unite)Enable_test_activate给待测
模块。当待测模块接收到此数据包即把自身的链路控制层设置为测试模式。另一方面，当测试仪器的测试程
序送出此协议数据单元后，它将测试仪器的链路控制层(LC)也设置为测试模式。
---(5)切换到需要的测试方案。在激活测试模式后，测试和待测双方都准备好接收使得它们工作于非正常状
态的命令，例如，改变双方的通信模式，使得发送接收都工作于同一个固定频率而非跳频。为此，程序将向
待测模块的链路管理层(LM)送出链路管理(LM)协议数据单元(PDU)LMP_test_control，这将迫使待测模块的
链路控制层(LC)工作于被查询模式。在送出此信息后，程序同样改变测试仪器的链路控制层，使其工作于测
试模式。
---以上建立步骤和命令都可以通过测试仪R&SPTW60的人机界面读取，并且可以单步执行程序，观察各层
的执行结果。其中，步骤4和5均由测试仪器通过空中接口远程控制，为了避免附近其他蓝牙设备也被设定为
测试模式，待测模块会收到来自HIC(Host Controller Interface，主控制器接口)的指令
Enable_Device_Under_Test_Model，没有这一指令，蓝牙模块拒绝任何测试指令。
发送测试发送测试
---此测试模式较为简单直观。在此模式下蓝牙模块传送带有固定的比特净荷，同时还周期性的传送用于微
微网(piconet)从模块TX定时校正的数据包，这里的微微网由测试仪和待测模块组成，每次传送的测试包是相
同的。
---当主模块送出第一个检测包(POLL)，发送测试就开始了，此检测包使用的是非跳频模式下被允许的频率
段。测试仪在TX时隙传送控制命令或检测包，待测模块在此后的从时隙开始帧传送。主器件的呼叫时间间
隔是在之前定义并且是固定的。即使待测模块没有收到来自测试仪的数据包，它还是会根据正常定时来发送
其数据帧。图2显示了发送测试主从模块时间配合情况，图中显示，帧长度可能会超过一个时隙数据包的长
度。在这个情况下，测试仪就把下一个空闲的主TX时隙用于呼叫。
---发送测试建立后就可以测试需要的相关参数了，比如输出功率、功率密度、多时隙灵敏度等等，这里只讨
论波形图和功率分布。
---数据包理论结构和试验结果分析
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