強(qiáng)化定位服務(wù) 提高距離測(cè)量精度 藍(lán)牙6.0技術(shù)探勘

備受期待的藍(lán)牙6.0（Bluetooth 6.0）核心規(guī)范版本終于在近期發(fā)布了，這揭示了藍(lán)牙技術(shù)的重大飛躍。本次更新包括對(duì)現(xiàn)有功能的重大增強(qiáng)，包括廣告和同步通道（isochronous channels），以及支持定位服務(wù)的突破性新功能。這些升級(jí)和增強(qiáng)延續(xù)了該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)藍(lán)牙功能集的不懈擴(kuò)展，從而透過(guò)解鎖互操作和安全的性能來(lái)實(shí)現(xiàn)更多應(yīng)用案例。
藍(lán)牙6.0新增功能特性
藍(lán)牙規(guī)范的每次更新都會(huì)實(shí)現(xiàn)新功能的標(biāo)準(zhǔn)化，從而解鎖新應(yīng)用案例或提升現(xiàn)有的應(yīng)用案例。例如，藍(lán)牙 5.1 透過(guò)引入測(cè)向功能增強(qiáng)了定位服務(wù)，藍(lán)牙 5.2 透過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化低功耗藍(lán)牙音頻，使其在音頻串流方面的支持邁出了新的一步，并且藍(lán)牙 5.3 和 5.4 透過(guò)定期廣告為設(shè)備聯(lián)網(wǎng)帶來(lái)了變革性的增強(qiáng)。
那么，藍(lán)牙 6.0 與其前代產(chǎn)品有何區(qū)別？用戶可以期待哪些新功能的出現(xiàn)？
藍(lán)牙 6.0 是最近的重大更新，對(duì)音頻串流、設(shè)備網(wǎng)絡(luò)，特別是定位服務(wù)提供了重大增強(qiáng)。在這些新功能帶來(lái)的最重要影響中，包括增強(qiáng)了安全性，以及提高了距離測(cè)量的精度。下面看看讓我們興奮的所有升級(jí)功能和特性：

藍(lán)牙通道探測(cè)
藍(lán)牙 6.0 最顯著的一個(gè)功能是增加了信道探測(cè)（Channel Sounding） ，從而在兩個(gè)低功耗藍(lán)牙設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)了雙向測(cè)距。本次升級(jí)旨在徹底改變距離測(cè)量的精度和測(cè)距，稍后將在此部落格文章的后面詳加討論。

基于決策的廣告過(guò)濾和廣告主監(jiān)控
基于決策的廣告過(guò)濾和廣告主監(jiān)控（Decision-Based Advertising Filtering and Monitoring Advertisers） 這些功能可提高藍(lán)牙設(shè)備的掃描效率?；跊Q策的廣告過(guò)濾有助于透過(guò)減少掃描數(shù)據(jù)報(bào)所花費(fèi)的時(shí)間來(lái)提高效率，而廣告主監(jiān)控使用主機(jī)控制接口（HCI）來(lái)跟蹤設(shè)備何時(shí)進(jìn)入和離開(kāi)范圍。
?ISOAL 增強(qiáng) – 提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕p少生成成幀 PDU 帶來(lái)的延遲。
?LL 擴(kuò)展功能集 – 此功能讓設(shè)備能夠交換它們支持的鏈路層功能。
?幀空間（Frame Space）更新 – 它可實(shí)現(xiàn)同步流與連接事件之間的可協(xié)商間隔，從而提升數(shù)據(jù)吞吐量。


藍(lán)牙通道探測(cè)
如前所述，藍(lán)牙通道探測(cè)是藍(lán)牙 6.0新規(guī)范中最顯著的一個(gè)功能。它支持以連接為導(dǎo)向的雙向測(cè)距，可透過(guò)在設(shè)備之間支持多達(dá)四個(gè)天線路徑最大限度地減少多路徑效應(yīng)，并且可保護(hù)距離測(cè)量免受中間人攻擊。與使用接收信號(hào)強(qiáng)度（RSSI）在低功耗藍(lán)牙設(shè)備之間進(jìn)行的現(xiàn)有測(cè)距相比，此功能標(biāo)志著藍(lán)牙技術(shù)的重大突破。信道探測(cè)的工作原理如下：

在兩個(gè)低功耗藍(lán)牙設(shè)備間實(shí)現(xiàn)精密測(cè)距
它使用基于相位的測(cè)距（PBR）和往返時(shí)間 （RTT）測(cè)量，在連接的兩個(gè)低功耗藍(lán)牙設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)精密測(cè)距。在藍(lán)牙信道探測(cè)程序中，一臺(tái)設(shè)備識(shí)別為發(fā)起者，而另一臺(tái)設(shè)備識(shí)別為反射者。發(fā)起者傳輸信號(hào)，而反射者設(shè)備則檢測(cè)和接收信號(hào)。
然后，這些設(shè)備使用 PBR、RTT 或同時(shí)使用兩者來(lái)協(xié)調(diào) 2.4 GHz 頻譜內(nèi)多達(dá) 72 個(gè)通道之間的測(cè)距，同時(shí)還在連接的兩個(gè)設(shè)備之間使用一到四個(gè)天線路徑。RTT 使用飛行時(shí)間（ToF）來(lái)估計(jì)發(fā)起者和反射者之間的距離。將記錄兩個(gè)設(shè)備的到達(dá)時(shí)間（ToA）和離開(kāi)時(shí)間（ToD），并使用它們之間的差異精確計(jì)算這些設(shè)備之間的距離。該標(biāo)準(zhǔn)還提供設(shè)置和校準(zhǔn)過(guò)程，以補(bǔ)償兩個(gè)設(shè)備之間的時(shí)鐘差異。

 
圖一 : 在發(fā)起者和反射者之間交換 CS SYNC 數(shù)據(jù)報(bào)

PBR 利用發(fā)射信號(hào)和接收信號(hào)的相位差來(lái)計(jì)算發(fā)起者和反射者設(shè)備之間的距離。比較這些設(shè)備之間的相位差有助于準(zhǔn)確測(cè)量它們之間的距離。

 
圖二 : 在發(fā)起者和反射者之間交換 CS Tone在每個(gè)步驟中執(zhí)行天線路徑

四條天線路徑 八種天線組合
它在設(shè)備之間支持多達(dá)四條天線路徑，有八種可能的天線組合。藍(lán)牙信道探測(cè)增強(qiáng)距離測(cè)量穩(wěn)健和精度的另一種方式是它能夠支持多個(gè)天線路徑。這使得能夠在出現(xiàn)任何干擾或噪聲的情況下使用替代路線傳播信號(hào)，對(duì)資產(chǎn)卷標(biāo)等設(shè)備特別有用。

可與到達(dá)角/出發(fā)角結(jié)合使用
可與到達(dá)角/出發(fā)角（AoX）結(jié)合使用。藍(lán)牙通道探測(cè)可與AoA和AoD結(jié)合使用，以便讓室內(nèi)定位或資產(chǎn)跟蹤等應(yīng)用從中受益，在這些應(yīng)用中，結(jié)合使用定向和距離估計(jì)功能可以改善用戶體驗(yàn)。

提供增強(qiáng)型安全功能
藍(lán)牙通道探測(cè)提供多個(gè)內(nèi)置安全功能，有助于減少中間人攻擊和中繼攻擊。這些功能包括分布式隨機(jī)位生成器（DRBG），它有助于隨機(jī)化測(cè)距的各個(gè)方面，例如通道選擇。此外，所有測(cè)距和數(shù)據(jù)交換都透過(guò)加密連接進(jìn)行。

無(wú)縫整合 無(wú)需其他組件
藍(lán)牙通道探測(cè)的另一個(gè)重要優(yōu)勢(shì)是，作為標(biāo)準(zhǔn)化藍(lán)牙功能，它有望在產(chǎn)品中廣泛使用，透過(guò)正式的資格認(rèn)證計(jì)劃強(qiáng)制實(shí)施互操作性。許多需要估計(jì)距離等定位服務(wù)的目標(biāo)應(yīng)用已經(jīng)需要為數(shù)據(jù)信道使用低功耗藍(lán)牙。在這些應(yīng)用中，可以在無(wú)需增加任何額外組件或硬件空間的情況下啟用藍(lán)牙信道探測(cè)，與超寬帶（UWB）等其他技術(shù)相比，這降低了實(shí)施成本。它還變得更加簡(jiǎn)單，延長(zhǎng)了電池壽命，甚至擴(kuò)展了與眾多設(shè)備的兼容性。

藍(lán)牙 6.0 目標(biāo)應(yīng)用
隨著對(duì)一系列新功能和開(kāi)發(fā)的展望，新的藍(lán)牙6.0 必定會(huì)對(duì)連接的無(wú)線智能設(shè)備的性能和效率產(chǎn)生重大影響。這一改進(jìn)主要由藍(lán)牙通道探測(cè)的引入驅(qū)動(dòng)，藍(lán)牙信道探測(cè)將瞄準(zhǔn)以下兩類應(yīng)用：定位和接近感知。
?定位：這包括寵物和資產(chǎn)追蹤器等應(yīng)用，它們利用定位器設(shè)備來(lái)查找追蹤設(shè)備的確切位置。
?接近感知：這包括智能鎖和無(wú)鑰匙進(jìn)入系統(tǒng)等應(yīng)用，它們利用增強(qiáng)型安全功能來(lái)限制和控制對(duì)安全空間和系統(tǒng)的訪問(wèn)。應(yīng)用包括智能鎖、地理圍欄、FindMy 和車(chē)輛無(wú)鑰匙進(jìn)入。在這些應(yīng)用中，安全對(duì)于確保沒(méi)有未經(jīng)授權(quán)的用戶能夠訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)至關(guān)重要。

目前Silicon Labs已經(jīng)提供支持藍(lán)牙6.0和信道探測(cè)的產(chǎn)品。
Silicon Labs（芯科科技）透過(guò)創(chuàng)新的無(wú)線產(chǎn)品和強(qiáng)大的技術(shù)支持能力，在幫助物聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)型方面有著悠久的歷史。芯科科技的藍(lán)牙產(chǎn)品組合和藍(lán)牙架構(gòu)現(xiàn)已支持藍(lán)牙6.0 和藍(lán)牙通道探測(cè)。我們的專家團(tuán)隊(duì)已經(jīng)精心策劃了單天線和雙天線解決方案，以滿足廣泛的應(yīng)用需求。
RB4198A是單天線解決方案，更適合需要較低功耗的應(yīng)用，如資產(chǎn)跟蹤器，而DK2606A是雙天線解決方案，非常適合尺寸受限的應(yīng)用，如鑰匙扣。
(本文由Silicon Labs芯科科技提供)