蓝牙5.0的变化让物理层测试更复杂（一）

蓝牙5.0在低能耗(LE)方案中增加了速度和灵活性。它的数据吞吐量是4.2版的两倍，最大突发速率从1Mb/s一跃提升到2Mb/s。为提高其通用性，现在可以降低带宽使距离提高至原来的4倍，同时保持类似的功率要求。由于设备收发数据的距离提高至4倍，家居自动化和信息安全产品设计人员在产品设计中可望覆盖整个家、整栋楼或整个社区。功能增加的同时，也带来了新的测试需求，特别是在物理层。

蓝牙5.0更高效地利用日益拥挤的2.4GHz频段中的广播通道，完成任务所需的广播时间更少。由于改善了广播通道，开发人员可以创建基于体验的应用，在物理世界和虚拟世界之间搭起一座桥梁。

据Bluetooth SIG发布的数据，蓝牙5.0将给广告传输增加多得多的容量。这意味着它可以把更多的信息传送到其它兼容设备，而不会形成实际连接，从而加快交互速度。它扩展了广告，把广告数据从三种传统广告通道卸载到全套数据通道，以实现更多的频率分集，如图1所示。较大的255字节数据包实现了新的阈值功能，如资产跟踪，同时能够向下兼容为之前的蓝牙规范开发的产品。

在2.4GHz频段中，蓝牙5.0的广告通道落在Wi-Fi通道之间

并不是每个应用都要求相同的距离、速度或广播功能。蓝牙5.0让产品开发人员能够对自己的实现方案做出最好的选择。由于广播消息容量提高至v4.2的8倍，同时支持更多的数据包(从31字节变为255字节)，Bluetooth SIG估计蓝牙5.0现在可以用于超出一个房间、甚至超出一座房子的物联网(IoT)连接。他们预测，到2020年，在所有物联网设备中，33%以上的设备将内置蓝牙功能。

蓝牙物理层变化

蓝牙5.0在LE标准中新增了两种模式。第一种模式的符号率是现有的1Msps低能耗标准的两倍，称为LE 2M PHY(以前的标准现在称为LE 1M PHY)。LE 1M和LE 2M PHY都属于所谓的LE未编码物理层标准，因为它们内部都没有纠错编码阶段。

第二种模式称为LE编码物理层标准。LE编码物理层标准有两种编码方式：S=8和S=2，其中S是每个位的符号数。除循环冗余校验(CRC)以外，还有卷积编码及映射，提高了冗余度，减少了出错的机会。结果，编码的信息可以传送更远的距离，因为在需要时可以进行检测和校正。表1汇总了不同的调制和编码方式以及得到的数据速率。

图2和图3显示了低能耗编码方式与未编码方式在处理数据净荷时有哪些不同，这两者都要进行CRC生成和白化。对于LE编码物理层标准，净荷要经过前向纠错(FEC)和码型映射。卷积FEC编码器使用非系统、非递归速率?代码，限定长度K=4。编码器为每个输入位生成两个输出位，并经过卷积FEC编码器。编码器生成的两个输出位进一步映射。如果S=2，那么它们不会有任何变化，而对S=8，0映射到0011，1映射到1100。这是为LE编码物理层标准S=8中每一个输入位创建8个位的方式。LE编码物理层标准规定的包格式也用于广告通道包和数据通道包。整个包使用1Msym/s的符号率传送。每个包都由前置码、FEC码组1和FEC码组2组成，如图4所示。

前置码不进行编码。FEC码组1由三个字段组成：接入地址、编码指示符(CI)和TERM1。码组采用S=8编码方式，最终符号数量始终相同。

CI字段决定了FEC码组2使用哪种编码方式。FEC码组2由三个字段组成：PDU、CRC和TERM2。它们采用S=2或S=8编码方式，具体视CI字段值而定。CI字段只是一个两位字段，用来区分S=2方式和S=8方式。

协议数据单元(PDU)的长度在2~256字节之间。因此，最小的包长度是462μs(如果把S=2最后一行中的所有值加起来，那么PDU仅2个16位字节)，最大包长度是17040μs (由S=8获得，PDU为257字节)。