加强定位服务 提高距离测量精度 蓝牙6.0技术探索

备受期待的蓝牙6.0（Bluetooth 6.0)最近发布了核心规范版，揭示了蓝牙技术的重大飞跃。本次更新包括现有功能的重大增强，包括广告和同步渠道（isochronous channels），以及支持定位服务的突破性新功能。这些升级和增强延续了蓝牙功能集标准的不懈扩展，通过解锁相互操作和安全性能实现了更多的应用案例。

新增蓝牙6.0功能特性。

每次蓝牙规范更新都会实现新功能的标准化，从而解锁新的应用案例或改进现有的应用案例。例如，蓝牙 5.1 蓝牙通过引入测向功能来增强定位服务 5.2 通过标准化低功耗蓝牙音频，支持音频串流迈出了新的一步，蓝牙 5.3 和 5.4 定期广告给设备网络带来了变革性的增强。

那么，蓝牙 6.0 与前代产品有什么区别？用户能期待什么新功能？

蓝牙 6.0 这是最近的重大更新，为音频串流、设备网络，特别是定位服务提供了重大提升。增强安全性，提高距离测量精度，是这些新功能带来的最重要影响。让我们来看看所有令我们兴奋的升级功能和特点：

蓝牙通道检测。

蓝牙 6.0 最显著的功能之一是增加信道探测（Channel Sounding） ，从而实现了两种低功耗蓝牙设备之间的双向测距。本次升级旨在彻底改变距离测量的精度和测距，稍后将在本部落格文章后面进行详细讨论。

广告过滤和基于决策的广告主监控。

基于决策的广告过滤和广告商的监控（Decision-Based Advertising Filtering and Monitoring Advertisers） 这些功能可以提高蓝牙设备的扫描效率。基于决策的广告过滤有助于通过减少扫描数据报纸所花费的时间来提高效率，而广告商则使用主机控制接口进行监控（HCI）跟踪设备何时进出。

‧ISOAL 增强 – 提高数据传输的可靠性，减少生成帧 PDU 延迟。

‧LL 扩展功能集 – 该功能使设备能够交换其支持的链路层功能。

‧帧空间（Frame Space）更新 – 它可以实现同步流和连接事件之间的谈判间隔，从而增加数据吞吐量。

探测蓝牙通道。

如前所述，蓝牙通道探测是蓝牙 6.0新规范中最显著的功能之一。它支持以连接为导向的双向测距，通过支持设备之间多达四个天线路径，最大限度地减少多路径效应，保护距离测量免受中间人攻击。使用接收信号的强度（RSSI）与低功耗蓝牙设备之间的现有测距相比，这一功能标志着蓝牙技术的重大突破。信道检测的工作原理如下:

本文引用地址:

在两个低功耗蓝牙设备之间实现精确测距。

它使用基于相位的测距（PBR）和往返时间 （RTT）在连接的两个低功耗蓝牙设备之间进行精确测量。在蓝牙信道探测程序中，一个设备被识别为发起者，另一个设备被识别为反射器。发起者传输信号，而反射器设备检测和接收信号。

然后，使用这些设备 PBR、RTT 或者同时协调两者 2.4 GHz 频谱内多达 72 通道之间的测距，以及连接的两个设备之间的一到四个天线路径。RTT 使用飞行时间（ToF）估计发起者和反射器之间的距离。将记录两个设备的到达时间（ToA）和离开时间（ToD），并利用它们之间的差异准确计算这些设备之间的距离。该标准还提供设置和校准过程，以补偿两个设备之间的时钟差异。

图1:在发起者和反射器之间交换CSSYNC数据报告。

PBR 利用发射信号与接收信号之间的相位差来计算发起者与反射器设备之间的距离。比较这些设备之间的相位差有助于准确测量它们之间的距离。

图2:CSTone在每个步骤中执行天线路径，在发起者和反射器之间交换。

四条天线路径 八种天线组合。

它支持设备之间多达四条天线路径，有八种可能的天线组合。另一种增强蓝牙信道距离测量稳定性和精度的方法是支持多个天线路径。这使得在任何干扰或噪音的情况下使用替代路线传输信号，对资产卷标等设备特别有用。

可与到达角/出发角结合使用。

可与到达角/出发角相匹配（AoX）结合使用。蓝牙通道探测可以与AOA和AOD相结合，从而使室内定位或资产跟踪等应用受益。在这些应用中，结合定向和距离估计功能可以改善用户体验。

提供增强的安全功能。

蓝牙通道检测提供了多种内置安全功能，有助于减少中间攻击和中继攻击。包括分布式随机位生成器（DRBG），它有助于随机测距的各个方面，如通道选择。此外，所有的测距和数据交换都是通过加密连接进行的。

无缝整合 没有其他组件。

蓝牙通道检测的另一个重要优点是，作为一种标准化的蓝牙功能，它有望在产品中得到广泛的应用，并通过正式的资格认证计划强制实施互操作。许多需要估计距离等定位服务的目标应用程序已经需要为数据信道使用低功耗蓝牙。在这些应用中，蓝牙信道探测可以用于超宽带，而无需添加任何额外的组件或硬件空间（UWB）与其他技术相比，这降低了实施成本。它也变得更简单，延长了电池寿命，甚至扩大了与许多设备的兼容性。

蓝牙 6.0 目标应用。

随着一系列新功能和发展的展望，新蓝牙6.0 这肯定会对无线智能设备的性能和效率产生重大影响。这一改进主要是由蓝牙通道探测引入驱动的，蓝牙通道探测将针对以下两种应用：定位和接近感知。

‧定位：这些应用程序包括宠物和资产跟踪器，它们使用定位器设备来找到跟踪设备的确切位置。

‧接近感知：它包括智能锁和无钥匙进入系统，它们使用增强的安全功能来限制和控制安全空间和系统的访问。应用包括智能锁、地理围栏、FindMy 与车辆无钥匙进入。在这些应用中，安全对于确保未经授权的用户访问网络至关重要。

目前Silicon Labs已经提供了支持蓝牙6.0和信道探测的产品。

Silicon 通过创新的无线产品和强大的技术支持能力，Labs在帮助物联网转型方面有着悠久的历史。蓝牙产品组合和蓝牙架构现在支持蓝牙6.0 并且蓝牙通道检测。为了满足广泛的应用需求，我们的专家团队精心策划了单天线和双天线解决方案。

RB4198A是一种单天线解决方案，更适合需要低功耗的应用程序，如资产跟踪器，而DK2606A是一种双天线解决方案，非常适合尺寸有限的应用程序，如钥匙扣。