CMW500 Bluetooth信令测试

一、简介

R&SCMW500宽带无线通信测试仪是适用于射频集成和协议开发的通用测试平台，其内部集成RF功率计和带List模式的CW发生器，可以完成无线设备的快速校准；同时还集成了矢量信号分析仪(VSA)和矢量信号发生器(VSG)，用来进行发射机和接收机的指标测试。

R&SCMW500前面板及按键功能说明如下：

序号	按键	功能	说明
1	配置文件(SAVE/RLC)	保存或调用用户针对某一项测量任务设置的参数信息	默认保存路径为D:/Rohde-Schwarz/CMW/SAVE
2	Reset	将CMW500恢复为默认设置	CMW500有Reset和Preset两种恢复默认的方式，Reset常在自动化控制时使用，Preset常在手动时使用
3	Setup	查看仪器的基本信息或对CMW500进行基本参数设置(IP地址、参考频率、触发方式等)
4	截屏(Print)	截屏，保存图片
5	系统切换(sys)	在CMW应用软件和Windows操作系统之间进行切换
6	仪器选择(Device)	将仪表设置为双仪表模式，在这种模式下，两台虚拟仪表可以独立运行	该按键只对双通道配置的CMW500才起作用
7	测量(measure)	加载测量的应用	一般有两种，一种是针对特定标准的解调测量或者接收机测量，另一种是通用的UE发射机测量
8	信号源(Signal Gen)	加载信号源设置的应用	CMW500的信号源有信令信号源、通用信号源(GPRF Generator)和实时信号源三种，其中在非信令或者校准应用时一般采用GPRF Generator；在信令综测应用时，一般采用信令信号源；实时信号源一般用于手动非信令测试调试
9	打开/关闭(ON/OFF)	打开或关闭测量，打开或关闭信号源
10	重测/暂停(Restart/STOP)	Restart可以在测量状态为RDY的情况下，重新启动一次测量；STOP可以将正在运行的测量停止
11	射频接口(RF Connectors)	信号源输入输出端口	CMW500共有6个射频接口，其中RF1C~RF4C为Communication接口，既可以作为信号源输出端口，也可以作为分析仪测量输入端口；而RF1O、RF2O为输出端口，只能输出信号；
12	状态指示&开关机	状态指示灯：显示仪器运行状态 开关机：仪器上电或断电	Error灯闪烁表示仪器的参考时钟没有设置正确 Remote灯亮表示仪器正在被自动化控制状态下 Busy灯亮表示CMW应用正在加载模块
13	网口(LAN)	用于自动化控制，远程桌面	最高速率为100Mbit/s
14	功率计接口(SENSOR)	连接NRP系列的功率计用于测量外部信号或者对信号源进行校准
15	USB接口	用来连接鼠标、键盘、外部光驱等设备	USB 2.0标准接口
16	音频接口(AF)	预留给CMW支持音频测试用

二、环境搭建与测试步骤

2.1 经典蓝牙

Bluetooth核心规范中定义了经典蓝牙(BR/EDR)的测试应由用户通过内部主机控制接口(HCI)激活或使能EUT的测试模式，在测试仪器与EUT建立Bluetooth连接后，测试仪器直接通过LMP指令控制EUT进行相关指标的测试。测试连接示意图如下：

经典蓝牙信令测试步骤(测试仪器CMW500)：

1. 按照连接示意图连接EUT和CMW500，并通过指令激活或使能EUT的测试模式。
2. 通过Signal Gen按键选择Bluetooth应用程序。
3. 在Bluetooth Signaling中设置经典蓝牙测试基本参数(Burst Type、Loopback、Signal Characteristics等)。

4. 打开信号源,点击COnnect连接CMW500与EUT。
5. 单击Bluetooth Multi-Eval(或Bluetooth Rx Measurement)切换到TX(或Rx)测量界面，并在Multi-Evaluation(或Bluetooth Rx Measurement)被选择的情况下按下ON/OFF激活测量。

2.2 BLE

Bluetooth核心规范中定义BLE是采用直接测试模式(DTM)进行RF测试，这种模式需要使用HCI或双线协议的UART接口连接EUT和测试仪器。测试连接示意图如下：

BLE信令测试步骤(测试仪器CMW500)：

1. 按照连接示意图连接EUT和CMW500。
2. 通过Signal Gen按键选择Bluetooth应用程序。
3. 在Bluetooth Signaling中设置BLE测试基本参数(Burst Type、PHY等)，在EUT Control界面选择与EUT的连接类型(UART、USB、RS232)，再设置接口参数(如串口号、波特率等)。

4. 打开信号源，点击COnnection Check验证CMW500与EUT是否通讯正常。

5. 单击Bluetooth Multi-Eval(或Bluetooth Rx Measurement)切换到TX(或Rx)测量界面，并在Multi-Evaluation(或Bluetooth Rx Measurement)被选择的情况下按下ON/OFF激活测量。

关于使用CMW系列综测仪进行BLE测量的环境搭建与测试步骤，ROHDE & SCHWARZ官网这个视频做了更详细的讲解：

三、测试指标

3.1 BR

3.1.1 输出功率

仪器配置

1. 使EUT工作在环回(Loop back)测试模式，链路选择非跳频(不勾选Hopping)。
2. 设置Burst Type为BR，Pattern Type为PRBS9，Payload Length设置为最大byte。
3. 按照测试选择对应的DH分组和Channel，通常DH分组需要遍历测试DH1、DH3、DH5，Channel需要遍历测试Low、Middle、High信道。

测试方法

1. 按Power Up将发射功率调到最大。
2. 在测试界面读取Power的Peak值和Average值。

标准

1. \(P_{pk}<200mW(23dBm)\) & \(P_{AV}<100mW(20dBm)\)
2. 如果EUT的功率等级为1，\(P_{AV}>1mW(0dBm)\)
3. 如果EUT的功率等级为2，\(0.25mW(-6dBm)<P_{AV}<2.5mW(4dBm)\)
4. 如果EUT的功率等级为3，\(P_{AV}<1mW(0dBm)\)

3.1.2 功率控制

仪器配置

同3.1.1

测试方法

1. 按Power Up把发射功率调到最大，再按Power down逐渐降低EUT的输出功率，并且每按一次就记录一次Power的Average值，然后再根据记录的平均功率计算出下降Step值。
2. 按Power up逐渐升高EUT的输出功率，并且每按一次就记录一次Power的Average值，然后再根据记录的平均功率计算出上升Step值。

标准

1. \(2dB≤step\ size≤8dB\)
2. 对于功率等级为1的EUT，在最小功率台阶时应满足\(P_{AV}<4dBm\)

3.1.3 频谱范围

仪器配置

同3.1.1

测试方法

1. 设置测试频点为2402MHz，在Spectrum Frequency Range界面进行测试，记录\(f_L\)和\(f_H\)值。
2. 设置测试频点为2480MHz，在Spectrum Frequency Range界面进行测试，记录\(f_L\)和\(f_H\)值。

标准：\(f_L\)、\(f_H\)应在2.4GHz~2.4835GHz范围内。

3.1.4 20dB带宽

仪器配置

同3.1.1

测试方法

1. 在Spectrum 20dB Bandwidth界面进行测量，记录\(f_H-f_L\)。

标准

1. 如果\(P_{PK}≥0dBm\)，\(|f_H-f_L|<1.0MHz\)
2. 如果\(P_{PK}<0dBm\)，\(|f_H-f_L|<1.5MHz\)

3.1.5 邻道功率

仪器配置

同3.1.1

测试方法

1. 按Power Up把发射功率调到最大。
2. 在Spectrum ACP界面进行测试，记录\(P_{tx}\)的值。

标准

设定EUT的测试信道(最大功率)为M，相邻信道为N，则：

1. 对于|M-N|=2，\(P_{tx}≤-20dBm\)
2. 对于|M-N|≥3，\(P_{tx}≤-40dBm\)

3.1.6 调制特性

仪器配置

1. 使EUT工作在环回(Loop back)测试模式，链路选择非跳频(不勾选Hopping)。
2. 设置Burst Type为BR，Pattern Type为11110000，Payload Length设置为最大byte。
3. 按照测试选择对应的DH分组和Channel，通常DH分组需要遍历测试DH1、DH3、DH5，Channel需要遍历测试Low、Middle、High信道。

测试方法

1. 按Power Up把发射功率调到最大。
2. 在TX Measurement Modulation界面进行测试，记录\(Freq\ Dev\ Δf1_{avg}\)。
3. 把Pattern Type设置为10101010模式，记录\(Freq\ Dev\ Δf2_{avg}\)和\(Freq\ Dev\ Δf1_{max}\)。

标准

1. \(140KHz≤Δf1_{avg}≤175KHz\)
2. \(Δf1_{max}≥115KHz\)
3. \(\frac{Δf2_{avg}}{Δf1_{avg}}≥0.8\)

3.1.7 载波频率准确度

仪器配置

1. 使EUT工作在环回(Loop back)测试模式，链路选择跳频(勾选hopping)。
2. 设置Burst Type为BR，Pattern Type为PRBS9，Payload Length设置为最大byte。
3. 按照测试选择对应的DH分组和Channel，通常DH分组需要遍历测试DH1、DH3、DH5，Channel需要遍历测试Low、Middle、High信道。

测试方法

1. 按Power Up把发射功率调到最大。
2. 在TX Measurement Modulation界面测试，记录Freq Accuracy的平均值。

标准：\(f_{TX}-75KHz<|f_0|<f_{TX}+75KHz\)(其中\(f_0\)为载波频率；\(f_{TX}\)为测量信道标称频率)

3.1.8 载波频率漂移

仪器配置

1. 使EUT工作在环回(Loop back)测试模式，链路选择非跳频(不勾选Hopping)。
2. 设置Pattern Type为10101010，Payload Length设置为最大byte。
3. 按照测试选择对应的DH分组和Channel，通常DH分组需要遍历测试DH1、DH3、DH5，Channel需要遍历测试Low、Middle、High信道。

测试方法

1. 按Power Up把发射功率调到最大。
2. 在TX Measurement Modulation界面测试，记录Freq Dift和Freq Dift Rate的平均值。

标准

1. 对于Freq Dift参数：
   DH1：\(–25< Freq Dift <25KHz\)
   DH3&DH5：\(–40< Freq Dift <40KHz\)
2. 对于Freq Dift Rate参数，需满足\(＜20KHz/50us\)

3.1.9 接受灵敏度

仪器配置

同3.1.1

测试方法

1. 按Power Up把发射功率调到最大，打开不理想发射机，勾选Dirty Tx，设置接收包数量为1000。
2. 在RX Quality界面设置CMW500的发射功率，开始测试，观察丢包率是否≤0.1%，如果满足要求，则以1dB为步进，逐渐降低发射功率，记录丢包率≤0.1%的最小发射功率为接受灵敏度。

标准：\(Sen≤-70dBm\)

3.1.10 最大输入电平

仪器配置

同3.1.1

测试方法

1. 按Power Up把发射功率调到最大，打开不理想发射机，勾选Dirty Tx，设置接收包数量为1000。
2. 在RX Quality界面设置CMW500的发射功率，开始测试，观察丢包率是否≤0.1%，如果满足要求，则以1dB为步进，逐渐增大发射功率，记录丢包率≤0.1%的最大发射功率为最大输入电平。

标准： 最大接收电平\(≥-20dBm\)

3.2 EDR

3.2.1 输出功率

仪器配置

1. 使EUT工作在环回(Loop back)测试模式，链路选择非跳频(不勾选Hopping)。
2. 设置Burst Type为EDR，Pattern Type为PRBS9，Payload Length设置为最大byte。
3. 按照测试选择对应的DH分组和Channel，通常DH分组需要遍历测试2-DH1、2-DH3、2-DH5、3-DH1、3-DH3、3-DH5，Channel需要遍历测试Low、Middle、High信道。

测试方法

1. 逐次按Power Up将发射功率调到最大。
2. 在Power vs. time界面进行测试，记录\(P_{DPSK}-P_{GFSK}\)的平均值。

标准： \(\left(P_{GFSK}-4dB\right)<P_{DPSK}<\left(P_{GFSK}+1dB\right)\)

3.2.2 载波频率准确度和调制精准度

仪器配置

同3.2.1

测试方法

1. 逐次按Power Up将发射功率调到最大。
2. 在TX Measurement Modulation界面进行测试，记录ω0、ωi、ωi+ω0、RMS DEVM、Peak DEVM、99% DEVM测量值。

标准

1. -75KHz≤ωi≤75KHz，for all packets
   -75KHz≤ωi+ω0≤75KHz，for all blocks
   -10KHz≤ω0≤10KHz，for all blocks
2. 对于EDR 2M，RMS DEVM≤0.2
   对于EDR 3M，RMS DEVM≤0.13
3. 对于EDR 2M，Peak DEVM≤0.35
   对于EDR 3M，Peak DEVM≤0.25
4. 对于EDR 2M，99% DEVM≤0.3
   对于EDR 3M，99% DEVM≤0.2

3.2.3 差分相位编码准确度

仪器配置

同3.2.1

测试方法

1. 逐次按Power Up将发射功率调到最大。
2. 在Differencial Phase Encoding界面进行测试，记录测量值。

标准： Packets with 0 Bit Errors≥99%

3.2.4 带内杂散发射

仪器配置

同3.2.1

测试方法

1. 逐次按Power Up将发射功率调到最大。
2. 在Spectrum ACP界面进行测试，记录测量值。

标准

设定EUT的测试信道(最大功率)为M，相邻信道为N，则：

1. EDR带内杂散功率必须比最大功率测量结果(离开载频最大500kHz)低26dB
2. 对于|M-N|=2，\(P_{tx}≤-20dBm\)
3. 对于|M-N|≥3，\(P_{tx}≤-40dBm\)

3.2.5 接收灵敏度

仪器配置

同3.2.1

测试方法

1. 按Power Up把发射功率调到最大，打开不理想发射机，勾选Dirty Tx，设置接收包数量为1000。
2. 在RX Quality界面设置CMW500的发射功率，开始测试，观察丢包率是否≤0.01%，如果满足要求，则以1dB为步进，逐渐降低发射功率，记录丢包率≤0.01%的最小发射功率为接收灵敏度。

标准：\(Sen≤-60dBm\)

3.2.6 最大输入电平

仪器配置

同3.2.1

测试方法

1. 按Power Up把发射功率调到最大，设置接收包数量为1000。
2. 在RX Quality界面设置CMW500的发射功率，开始测试，观察丢包率是否≤0.1%，如果满足要求，则以1dB为步进，逐渐增大发射功率，记录丢包率≤0.1%的最大发射功率为最大输入电平。

标准： 最大接收电平\(≥-20dBm\)

参考资料

1. CMW500操作面板及常用接口按键说明
2. Bluetooth Low Energy (V5.0) RF-Test for Internet of Things Applications
3. ROHED & SCHWARZ官网
4. 蓝牙BR/EDR测试的测试指标及其测试方法