蓝牙测试中 PRBS9 数据包类型
目录
概述
1. PRBS9 数据包概述
2. 蓝牙测试中的应用
2.1 测试场景
2.2 优势
3. PRBS9 生成原理
3.1 LFSR 实现
3.2 序列示例
4. 配置方法（以 nRF Connect SDK 为例）
4.1 启动 DTM 测试
4.2 Kconfig 配置
5. 测试数据分析
5.1 误包率（PER）计算
5.2 工具支持
6. 对比其他测试载荷
7. 注意事项
概述
本文主要介绍蓝牙测试中PRBS9 数据包的格式，生成原理，配置方法。以及在数据测试中的应用。
1. PRBS9 数据包概述
PRBS9（Pseudo-Random Binary Sequence, 9th order）是一种 伪随机二进制序列，广泛用于蓝牙射频测试（如误包率测试），其特性包括：
- 生成规则：基于线性反馈移位寄存器（LFSR），生成周期为 2^9 - 1 = 51129−1=511 位的随机序列。
- 用途：模拟真实通信中的随机数据流，验证接收端的抗噪声和抗干扰能力。
2. 蓝牙测试中的应用
2.1 测试场景
- Direct Test Mode (DTM)：通过发送 PRBS9 数据包，测量误包率（PER）和接收灵敏度。
- 射频一致性测试：验证设备是否符合蓝牙核心规范（如 RF-PHY 测试项）。
2.2 优势
- 随机性：近似真实数据流的统计特性，避免固定模式导致的测试偏差。
- 可重复性：序列周期性固定，便于结果对比分析。
3. PRBS9 生成原理
3.1 LFSR 实现
- 多项式：x^9 + x^5 + 1x9+x5+1
- 初始种子：通常为全 1（
0x1FF）。 - 生成流程：
- 初始化 9 位移位寄存器为全 1。
- 每次移位时，第 9 位与第 5 位异或后作为反馈输入。
- 输出序列为移位寄存器的末位。
3.2 序列示例
初始状态: 111111111
生成序列: 111111111 000001111 010010110 001101000 ... (周期重复)
4. 配置方法（以 nRF Connect SDK 为例）
4.1 启动 DTM 测试
在代码中发送 HCI_LE_Transmitter_Test 命令，指定使用 PRBS9 载荷：
#include <hci_driver.h>
// 启动 PRBS9 发射测试（频道 19，数据长度 37 字节）
void start_prbs9_test(void) {
uint8_t cmd[] = {
0x01, 0x1E, 0x20, // HCI_LE_Transmitter_Test 命令头
0x13, // 频道 19（2440 MHz）
0x25, // 数据长度 37 字节
0x00 // 载荷类型：PRBS9（0x00）
};
hci_driver_send_cmd(cmd, sizeof(cmd));
}
使用测试软件验证DTM功能
4.2 Kconfig 配置
确保启用 DTM 和射频测试支持：
# prj.conf
CONFIG_BT_LL_SOFTDEVICE_DTM=y # 启用 DTM 功能
CONFIG_BT_CTLR_ADVANCED_FEATURES=y # 支持高级测试模式
5. 测试数据分析
5.1 误包率（PER）计算
\text{PER} = \frac{\text{错误包数}}{\text{总接收包数}} \times 100\%PER=总接收包数错误包数×100%
- 合格标准：通常要求 PER < 0.1%（高信噪比下）。
5.2 工具支持
- nRF Connect for Desktop → Radio Test：实时显示误包率。
- Wireshark + nRF Sniffer：捕获空中数据包，验证序列正确性。
6. 对比其他测试载荷
| 载荷类型 | 数据模式 | 适用场景 |
|---|---|---|
| PRBS9 | 伪随机序列（511 位周期） | 综合抗干扰能力测试 |
| All 0s | 全 0（0x00 重复） | 检测接收端时钟同步稳定性 |
| All 1s | 全 1（0xFF 重复） | 验证最大功耗和信号完整性 |
| 交替 0/1 | 0xAA 或 0x55（0101...） | 测试基带电路的对称性 |
7. 注意事项
- 种子初始化：确保测试设备与接收端使用相同的 PRBS9 种子，否则误包率计算失效。
- 数据长度限制：蓝牙 LE 数据包最大载荷为 37 字节，需截断或重复 PRBS9 序列以填充。
- 射频一致性：量产前需在全部 40 个 BLE 频道上测试 PRBS9 性能。
通过合理使用 PRBS9 数据包，可全面评估蓝牙设备的射频性能，确保其在实际环境中的可靠性。建议结合自动化测试脚本（Python + PySerial）提高量产测试效率。