文章目录

1 概述
2 频段和信道
3 发射机特性
- 3.1 调制特性
- - 3.1.1 稳定的调制系数
- 3.2 杂散辐射
- - 3.2.1 调制频谱
  - 3.2.2 带内杂散辐射
  - 3.2.3 带外杂散辐射
- 3.3 频偏
4 接收机特性
- 4.1 实际灵敏度等级
- 4.2 干扰性能
- 4.3 带外阻塞
- 4.4 交调特性
- 4.5 最大可用等级
- 4.6 参考信号定义
- 4.7 稳定调制系数
5 天线切换
- 5.1 概述
- 5.2 接收机特性
- - 5.2.1 定义
  - 5.2.2 要求
  - 5.2.3 测试切换模型
附录 A ：测试条件
- A.1 通用测试条件
- - A.1.1 正常的温度和空气湿度
  - A.1.2 正常的供电电压

1 概述

低功耗蓝牙(LE)设备运行于不受限制的2.4 GHz ISM频段，使用跳频的收发机来对抗信号干扰和衰减。

目前有2种调制方案。其中强制性的调制方案(1 Msym/s 调制方式)使用形状，二进制调频来使收发器的复杂性降到最小，其符号率是 1 Msym/s。另一种可选的调制方式（2 Msym/s 调制方式）是类似的，但是使用2 Msym/s的符号率。

1 Msym/s的调制支持2种物理层phys：

LE 1M,使用1Mb/s的未编码数据；
LE Coded，使用编码为125kb /s的访问地址、编码指示器和TERM1，有效载荷编码为125kb /s或500kb /s。

设备一定要支持 LE 1M PHY，LE Coded PHY为选择性支持。

2 Msym/s的调制只支持一种PHY:

LE 2M,使用2Mb/s的未编码数据

所有的PHYs都使用时分双工的方案，本规范定义了对低功耗蓝牙无线电的要求。

定义要求是出于以下两个原因：

提供系统间的Radio的兼容性
定义系统的质量

一个LE radio 需要有一个发射机或接收机或者同时拥有发射机和接收机。

LE radio 应满足设备制造商声明的操作条件的规定要求(参考章节 A.1)

本规范基于欧洲，日本，北美，台湾，韩国，中国的规章制度之上创建，以下的规范文件仅供参考，可随时进行更改或修订。

2 频段和信道

LE 系统工作于2400-2483.5 Mhz的 2.4 GHz ISM频段，使用40个RF信道，RF信道的中心频率为：
2402 + k * 2 MHz, 其中 k = 0, …, 39

3 发射机特性

本节中所述的要求是作为LE设备的天线连接器的功率水平给出的，如果该设备没有连接器，则假设参考天线具有0 dBi增益。

由于很难进行精确的辐射测量，带有集成天线的系统应该在LE PHY质量测试期间提供一个临时的天线连接器。

对于发射机来说，最大的发射功率等级需要在表3.1的限制之内。

设备不得超过对该设备拟出售或拟运行所在地区有管辖权的管理机构所规定的最大允许发射功率水平，开发者应知道，在同一套规定下所允许的最大发射功率水平可能对所有调制模式来讲并不相同。

在短距离的情况下使用高传输功率可能会导致远程设备上的接收器饱和从而导致导致链接失败，LE Power Control Request功能可用于根据接收器的信号水平调整所连接的远程设备的发射功率水平，当在长连接间隔的链路上使用LE Power Control Request特性时，设备应该使用来自最近连接事件的可靠的RSSI测量值来决定是否发送Power Control Request，当设备能够使用LE power Control Request功能来调整其发射功率时，radio硬件所支持的任何两个相邻发射功率之间的差不能大于8 dB，当本地或远程设备都不支持LE Power Control Reques特性时，在这种情况下，开发者在试图建立、重新建立或维持连接时，应避免使用高输出功率，或采用在两个或多个传输功率等级之间切换的机制。

设备的输出功率控制应可以在本地改变，例如，优化功耗或减少对其他设备的干扰。

蓝牙设备可以根据LE PHY支持的最高输出功率分为不同的power类别，如表3.2所示：

3.1 调制特性

调制方式为带宽比特周期积BT=0.5的高斯频移键控(GFSK),调制系数应在0.45到0.55之间，二进制的1需要用正频率偏差来表示，二进制的0需要用负频率偏差来表示。

对于每次传输，最小的频率偏差为：
Fmin = min { |Fmin+ | , Fmin- }

对应于1010序列的频率偏差应不小于对应于00001111序列的发射频率偏差的±80%。

当以每秒1M符号率(Msym/s)传输时，最小频率偏差不得小于185khz，当以2M符号率传输时，最小频率偏差不得小于370khz，符号时序精度应优±50ppm。

零交叉误差是理想符号周期与测量的交叉时间之间的时间差，这应小于符号周期的±1/8。

要求中一些符号和术语的定义见图3.1。

3.1.1 稳定的调制系数

具有稳定调制系数的发射机的LE设备可以通过特征支持机制将这一特性告知接收端的LE设备（见Vol 6 Part B, Section 4.6），这些发射机的调制系数应在0.495至0.505之间，只有当设备的稳定调制系数适用于设备所支持的所有LE发射器的 PHYs时，设备才可以声明其具有稳定的调制系数。

不具有稳定调制系数的发射机称为具有标准调制系数。

3.2 杂散辐射

3.2.1 调制频谱

对于符合FCC第15章节第247部分规定的产品，最低6dB带宽的发射频谱在使用100 KHz带宽分辨率的条件下应至少在500 KHz。

3.2.2 带内杂散辐射

邻信道功率是特指于在1 Msym/s的调制方式（应用于 LE 1M或者 LE Coded PHYs）下至少2MHz的信道的载波或者在2 Msym/s的调制方式（应用于LE 2M PHY）下至少4 MHz信道的载波。临近信道功率定义为 1MHz带宽内测量的功率之和。

杂散测量需要使用100 KHz的带宽和平均探测器进行测量，设备在中心频点为 M的信道上进行发送，临近通道功率在1 MHz的频率 N上进行测量，发射机需要在测量期间发送伪随机数据。

最多允许在三个带宽为1 MHz，中心频率是1 MHz的整数倍上的波段上有异常，这些异常值应该小于 -20dBm绝对值或者更小。

3.2.3 带外杂散辐射

设备制造商应对拟销售国家的ISM带外杂散辐射要求负责。

3.3 频偏

在数据包发送过程中，与中心频点的偏差不应该超过±150 KHz，包括初始频率偏差和频率漂移。在任意一包数据中，频率漂移需要低于50 KHz,频率漂移率需要低于400 Hz/us.

一包数据中发射机中心频率漂移限制如表3.5所示：

4 接收机特性

本章节中提到的参考灵敏度等级为 -70dBm，所定义的误码率(BER)对应的数据包错误率应用于所有接收机特性测量值。

4.1 实际灵敏度等级

实际灵敏度等级定义为接收器的达到表4.1中规定的BER的接收水平的灵敏度。

对于给定的 PHY，接收端实际灵敏度等级需要符合表4.2的要求，这适用于任何符合在第3节中规定的发射机特性的发射机与下面允许变化的参数的任意组合：

初始频偏
频率漂移
符号率
频偏

4.2 干扰性能

干扰性能应使用超过参考灵敏度水平3dB的信号来测量，如果干扰信号的频率在 2400-2483.5MHz以外，需要使用4.3章节的带外阻塞规范，需要的信号和干扰信号都应该为章节4.6所规定的参考信号，对于表4.3、4.4、 4.5 、4.6状态下的信号干扰比，误码率都应 ≤0.1% 。

注意：

如果表4.3，表4.4，表4.5，或表4.6(视情况而定)中两个相邻的频率规范适用于相同的频率，则使用比较宽松的一个规范。
带内镜像频率。
如果镜像频率不等于 n1 MHz,则镜像参考频率定义为最近的n1MHz，n为整数。
如果镜像频率不等于n2 MHz，则镜像参考频率定义为最近的n2MHz，n为整数。

任意不满足规范里条件的频率称为杂散响应频率，使用1 Msym/s调制方式接收时距离期望信号≥2MHz或者使用2Msym/s调制方式接收时距离期望信号≥4MHz时，最多允许5个杂散响应频率。2中不同的调制方式允许不同的杂散响应通道，这不包括1 Msym/s和 2Msym/s调制方式的镜像频率， 1 Msym/s的调制方式镜像频率为±1MHz，2Msym/s的调制方式镜像频率为2MHz。在这些杂散响应的射频信道，比较宽松的干扰要求C/I= -17 dB在1 Msym/s和2 Msym/s调制发射上都要满足。

4.3 带外阻塞

带歪阻塞适用于在2400-2483.5MHz之外的干扰信号，带外抑制应使用比参考灵敏度水平高出3dB的所需信号进行测量,干扰信号需要是一个持续载波信号。期望信号需要像章节4.6所描述的中心频点为2426MHz的参考信号一致，误码率低于0.1%，带外阻塞需满足以下要求：

最多允许10个异常，这取决于给定的RF频道并集中在一个1MHz的整数倍的频率上：

至少7个杂散响应频率，允许降低干扰水平至最低- 50dbm，以达到所需的BER≤0.1%
杂散响应频率中最多3个，可以将干扰信号降低到更低的水平

4.4 交调特性

误码率低于0.1%的实际灵敏度性能，需要满足以下条件：

所需信号在f0处的功率需要大于参考灵敏度6dB，所需信号需要是章节4.6中规定的参考信号。
静态正弦波信号在频率f1处，功率为-50dBm。
干扰信号在频率f2处，功率为-50dBm，干扰信号需要时章节4.6中所描述的参考信号。

当通过1 Msym/s的调制方式接收时，频率 f0,f1,f2应满足：f0 = 2f1 - f2 并且 | f2-f1| = n1MHz,其中n可以是3,4,或者5

当通过2Msym/s的调制方式接收时，频率f0,f1,f2应满足： f0 = 2f1-f2 且 |f2-f1| = n2MHz,其中 n可以是3,4或者5

系统应至少支持3个可选项（n=3,4,5）之一，不同的调制方式可以使用不同的可选项。

4.5 最大可用等级

接收器可以处理的最大可用输入等级应该大于 -10dBm，误码率在-10dBm输入功率的时候需要小于或等于0.1%，输入信号需要符合章节4.6所规定的参考信号。

4.6 参考信号定义

LE的参考信号定义如下：
调制方式 = GFSK
标准调制系数 = 0.5±1%，稳定调制系数 = 0.5±0.5%
带宽比特周期积BT=0.5

速率 =

LE 1M PHY = 1 Mb/s±1ppm
LE 2M PHY = 2 Mb/s±1ppm
LE Coded PHY, S = 8 编码= 125 Kb/s±1ppm
LE Coded PHY, S = 2 编码= 500 Kb/s±1ppm

期望信号调制数据 = PRBS9
干扰信号调制数据 = PRBS15
频率精度大于±1ppm

4.7 稳定调制系数

一个LE装置可能有接收器可以利用远程设备支持稳定的调制系数的发送特性(见[第6卷]B部分，第4.6节)，这样的接收端被认为支持稳定调制系数。

5 天线切换

5.1 概述

设备可以支持通过开关控制的2个或2个以上的天线阵列，设备可以在接收一个包的固定频率扩展信号（CTE）(见 Vol6 PartB 第2.1.5章节)（AOA方式）或者在发送一个包的固定频率扩展信号(AOD方式）的时候进行天线切换，天线切换发生在被称为切换时隙的周期内，CTE的前4us被称作保护周期，后面的8us被称作参考周期，接收链路层在参考周期中捕获IQ样本，这个时间周期称为采样时隙。

当一个支持2个或2个以上天线的控制器发送带有AOD CTE或者接受带有AOA CTE的数据时，它需要按照host配置的天线切换序列来切换它的天线。

在这个模式中，第一个天线被用于参考周期中（见Vol6 PartB Section2.5.1的CTE格式部分），第二个天线用于第一次采样时隙，第三个天线用于第二次采样时隙，依次类推。同样的天线ID可能在这个模式中被使用不止一次，天线的切换只允许在保护周期或者切换时隙中进行。

如果host定义的天线模型在最后一次采样时隙之前被用光，那么将会从开始的那一个重新开始切换（可以反复进行多次），也就是说，模型中的第一个天线在采样时隙中处于最后一个天线的后面，如果在CTE结束的时候天线模型没有被用完，剩下的未用到的会被忽略掉。

控制器需要支持表5.1中定义的天线切换模式的长度，也可以支持其他的长度

5.2 接收机特性

当使用章节5.2.3中定义的测试切换模型时，接收机需要符合章节5.2.2的要求。章节5.2.1的定义适用与所有的章节。

5.2.1 定义

i = −1\sqrt -1−1

所有的角度使用弧度进行表示

Arg(x)Arg ( x )Arg(x)是幅角的值，或者是复数 X 在【-π，π】范围的相位角

principal(a)principal(a )principal(a)是实际角度 α 的值，他等于 α+2πKα+2πKα+2πK，K是整数，所以−π<principal(a)≤π-π<principal(a)≤π−π<principal(a)≤π。

CTE的采样时隙需要被命名为1 到 S

A0,A1是在天线切换模型中不同的天线，A0是用于参考周期的天线。

给定采样时隙n的IQ采样值 I(n)I(n)I(n)和 Q(n)Q(n)Q(n),相位角 φ(n)=Arg(I(n)+iQ(n))φ(n) = Arg(I(n)+iQ(n))φ(n)=Arg(I(n)+iQ(n))

对于 2<n≤S2<n≤S2<n≤S，相对相位角 φ(n)=principal(φ(n)−2φ(n−1)+φ(n−2))φ(n) = principal (φ(n) - 2φ(n-1) +φ(n-2))φ(n)=principal(φ(n)−2φ(n−1)+φ(n−2))

对于A0以外的任意天线Am，Am的相对相位角的集合为：
RP(m)=θ(n)∣2<n≤S，Am用于采样时隙nRP(m)={θ(n)| 2<n≤S，Am用于采样时隙n}RP(m)=θ(n)∣2<n≤S，Am用于采样时隙n

相对相位角的平均值为：

对于 2<n<S2<n<S2<n<S，,参考相位角偏差等于：
principal(φ(n+1)−3φ(n−1)+2φ(n−2))principal (φ(n+1) - 3φ(n-1) +2φ(n-2))principal(φ(n+1)−3φ(n−1)+2φ(n−2))

参考相位角偏差的集合为：
RPD=ψ(n)∣2<n<SRPD = {ψ(n)| 2<n<S}RPD=ψ(n)∣2<n<S,A0未用于采样时隙n

参考相位角偏差的平均值为：

如果一个采样时隙 n ，使 I(n)=Q(n)=0I(n)=Q(n)=0I(n)=Q(n)=0或没有有效的采样数据，则φ(n)φ(n)φ(n)和其他所有由它导出的值都被认为无效，这样的值需要被排除在集合RP(m)RP(m)RP(m)和RPDRPDRPD之外。

5.2.2 要求

对于任意除了A0以外的用于天线切换模型的Am，公式MRP(m)MRP(m)MRP(m)和MRPDMRPDMRPD中的和的结果必须是非0的值。

对于任意除了A0以外的用于天线切换模型的Am，集合RP(m)RP(m)RP(m)中95%的值v需要满足：–0.52≤principal(v−MRP(m)≤0.52–0.52 ≤principal(v-MRP(m)≤0.52–0.52≤principal(v−MRP(m)≤0.52，条件 –1.125≤MRPD≤1.125–1.125 ≤ MRPD ≤ 1.125–1.125≤MRPD≤1.125应该为真。

5.2.3 测试切换模型

当测试接收机特性的时候，表5.2中定义的切换模型需要被用于AOD发送或AOA接收，A0,A1等天线需要被独立选择并且所有的都不相同。

注意：A0是用于参考周期的天线。

附录 A ：测试条件

A.1 通用测试条件

A.1.1 正常的温度和空气湿度

A.1.2 正常的供电电压

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