解决方案再升级—— 英飞凌把蓝牙®连接距离延长至5.7公里

作者： 英飞凌官微

如上一篇文章所讲，我们在海滩进行了一次实验，对CYW20829芯片进行了测试，实现了2.3公里的蓝牙®低功耗（LE）连接距离。

为了进一步增加上次测试的蓝牙连接距离，我们进行了第二次测试。这一次，我们的目标是在两个码头之间长达2.8公里的距离，维持蓝牙LE长距离连接。我们首先优化了蓝牙LE连接的时序，轻松实现了2.8公里的连接距离。然后，我们增加了一个定制前端模块来改进链路预算，并将连接距离增加到超过5.7公里。

当我们在实现2.3公里的蓝牙LE长距离连接时，每个CYW20829评估板都配置了一个内部10 dBm 发射功率放大器（iPA）和一个内部低噪声放大器（iLNA），以实现高达-106 dBm的接收灵敏度，从而提供最大116 dB的链路预算。两个放大器均内置于CYW20829芯片，其中iPA用于放大发射信号，而iLNA用于放大接收信号。我们带着这一解决方案再次来到海滩。由于优化了时序，我们将视距（LoS）连接距离增加到了2.8公里，重连距离增加到了2.7公里。

图1：CYW20829芯片和Berex 8TR8219

为了实现近6公里的蓝牙LE长距离连接，我们使用了Berex 8TR8219外部前端模块（或称外部FEM）以及CYW20829芯片，如图1所示。Berex为我们定制了8TR8219，以通过节能优化CYW20829芯片的距离性能。Berex 8TR8219兼具外置功率放大器（ePA）和外置低噪声放大器（eLNA）的功能，因此它可以放大发射信号和接收信号。该解决方案进一步放大了来自CYW20829芯片的射频信号，实现高达12 dBm¹的输出功率¹和高达-110 dBm的接收器灵敏度，如图3所示。

图2：CYW20829射频性能

图3：CYW20829射频性能与外部FEM

通过外部FEM解决方案增加连接距离

如表1所示，CYW20829片外编码PHY (S8) 层灵敏度高达-106 dBm，发射输出功率最高达到10 dBm。在该条件下，我们实现了最大116 dB的链路预算。借助Berex 8TR8219，我们将编码PHY (S8) 层灵敏度提高到了-110 dBm，将发射输出功率增加到了12 dBm，从而使链路预算达到约122 dB。通过使用CYW20829 芯片 + FEM解决方案，链路预算增加了多达6 dB，可以看到开放环境中蓝牙LE长距离连接性能大幅提升。

凭借CYW20829芯片 + FEM解决方案，我们能够轻松实现2.8公里的连接距离，这是上次测试中LoS连接的极限值。而这次使用CYW20829 芯片 + FEM解决方案进行了测试，实现了5.7公里的LoS连接距离和大约5.3公里的重新连接距离。

某些应用的链路预算要求高于我们的iPA/iLNA解决方案所能提供的链路预算水平。比如，仓库环境经常存在金属货架和托盘货物产生的重大干扰。存在大量固有干扰的环境可能需要外部FEM解决方案提供更高的链路预算。理论上，链路预算每增加6 dB，连接距离就会增加一倍。然而，在像仓库这样的噪声环境中，这一点目前无法实现，但未来有望增加。

其他可能受益于外部FEM解决方案的应用包括仓库机器人自动化、工业资产跟踪、太阳能农场、电子货架标签、用于监控设备和动物的智能农业系统，以及户外用电动工具。

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¹ 12 dBm 的使用受当地法规要求的限制，最终性能可能会有所不同。