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超低功耗蓝牙定位迎来新范式

超低功耗蓝牙定位

迎来新范式

序言

长久以来,定位标签产品始终绕不开三大痛点:测距不准、续航太短、硬件成本居高不下。传统 BLE 定位依靠 RSSI 信号强度估算距离,只能判断 “大概在附近”,无法实现可靠距离探测;即便采用基础版 Channel Sounding 信道探测技术,虽然摆脱了RSSI 信号强度的桎梏,能够实现厘米级距离测算,但单纯的 Channel Sounding 方案需要在空中传输海量相位校正数据包,会带来空口带宽挤占、测距延迟高、标签功耗飙升等问题,对于电池供电的小型标签并不友好;而行业里公认精度优秀的 UWB 方案,又面临芯片成本高、手机端生态受限的现实难题,只能局限于高端产品。

随着蓝牙6.3标准落地,Channel Sounding(CS,信道探测)和Inline PCT Transfer(IPT,内联相位校正传输)的组合技术,把蓝牙测距能力提升到全新高度。润欣科技提供的全新系列超低功耗BLE SoC,完整硬件原生支持这套全新测距能力,叠加芯片标志性的极致低功耗,为消费级防丢标签、工业IoT资产定位带来全新解决方案。

PART 01

CS:把蓝牙从“信号感应”

升级为“真实距离测量”

过去蓝牙定位依赖RSSI,本质是“看信号强弱猜距离”,障碍物、摆放角度都会直接让结果失真。Channel Sounding(CS,信道探测)彻底改变这套逻辑:不再依靠信号强度,设备之间互相交换音调信号,通过相位偏移、往返时间RTT综合计算两台设备之间物理距离,测距精度可达几十厘米级别,实现安全可信的距离感知,同时还能抵御中继欺骗攻击,安全性远高于RSSI测距。

然而,单纯的Channel Sounding本身也存在固有限制。在原始的信道探测工作流程下,标签端采集完相位校正(PCT)原始数据之后,必须通过蓝牙无线链路,把大批量相位校正数据包发送给对端设备,再由接收设备完成相位补偿、距离解算。 这就带来几个现实短板:

  1. 空口开销大:大量PCT数据包抢占蓝牙广播、业务通信带宽,如果同时存在数据上报、传感器交互业务,容易出现报文冲突;

  2. 测距延迟高:数据收发、传输会带来额外时延,在资产、人员高速移动的场景下,距离刷新跟不上目标移动速度,跟踪体验变差;

  3. 功耗抬升明显:频繁的射频收发、本地数据打包处理,会增加标签射频与MCU运算负载。对于电池供电的小型定位标签,频繁测距会直接消耗宝贵电池电量,拉低设备整体续航;

  4. 算力依赖高:相位校正相关的预处理工作需要MCU软件承担,对芯片的处理能力提出更高要求。

也就是说,Channel Sounding解决了“蓝牙可以实现高精度测距”的从0到1突破,但如果没有配套优化技术,它在低功耗电池标签场景的落地会受到明显制约。而蓝牙6.3标准中定义的Inline PCT Transfer内联相位校正传输,正是用来补齐这些短板的关键能力。

PART 02

技术升级:CS + IPT,

效率再上一个台阶

蓝牙6.3新增的Inline PCT Transfer(IPT,内联相位校正传输)是Channel Sounding性能释放的关键,也是润欣科技提供的全新系列超低功耗BLE SoC芯片原生支持的核心能力。

Inline PCT Transfer把相位预补偿搬到芯片模拟前端硬件完成:反射端收到信号时,直接在射频硬件层面完成相位对齐转发,不再需要通过空中接口上报大量PCT相位校正数据。 它带来三个实打实收益:

  1. 降低空口带宽开销:测距业务不再抢占蓝牙通信带宽,测距和普通BLE数据、广播可以并行稳定工作;

  2. 降低测距延迟:省去数据包传输环节,距离刷新速度变快,人、资产移动的时候跟踪更灵敏;

  3. 减少芯片运算负担,进一步压低测距工作功耗,和超低功耗BLE架构完美契合。

也就是说:Channel Sounding解决“蓝牙可以测准距离”,而Inline PCT Transfer解决“测距离这件事,可以更快、更省电”。二者结合,才适合电池供电小型定位标签长时间连续测距。

PART 03

核心优势:极致超低功耗,

定位标签续航迎来质变

再好的测距技术,如果功耗过高,标签频繁更换电池,在资产追踪、个人防丢场景都没有落地价值。润欣科技提供的全新系列超低功耗BLE SoC的核心竞争力就是行业标杆级别的低功耗表现。

  • 射频接收(SoC+Radio整体)典型2.0mA;发射0dBm典型3.1mA;

  • Retention模式(保留128KB内存)仅2.0μA;保留全部256KB RAM仅2.4μA;

  • 休眠Hibernate模式低至1.1μA;SoC完全关闭仅300nA。

另外,系列芯片里面有特定型号额外集成能量采集控制器,可以对接光伏等能量收集源,理论上可实现免电池工作的定位标签。

普通定位标签大部分时间处于休眠,只有测距、上报的时候短暂唤醒。本系列SoC硬件加速Channel Sounding+Inline PCT,测距会话本身功耗开销被大幅压缩。低占空比工作模式下,一枚纽扣电池就可以支撑定位标签连续工作数年,大幅降低后期维护成本,完美适配工业资产、医疗设备跟踪、个人物品追踪等场景。

同时在芯片内部集成完整PMU电源管理单元,电池输入支持1.1?1.6V或者1.7?3.3V宽电压,不需要额外外挂电源管理芯片,减少BOM器件数量,简化硬件设计;内置ARM Cortex?M33F带TrustZone安全内核、AES、TRNG真随机数发生器,测距数据和资产信息传输具备硬件安全保障。

PART 04

对比UWB方案:

成本与生态的选择

当下想要实现厘米级定位,主流有两条路线:BLE+UWB组合芯片方案,以及蓝牙6.3 Channel Sounding单BLE方案,两者在成本、手机生态上差异巨大。

  蓝牙定位的下一个时代  

长久以来,蓝牙定位一直困在“RSSI不准,UWB太贵、生态有限”的夹缝之中。润欣科技新推出的全新系列超低功耗BLE SoC,将行业领先超低功耗、Channel Sounding信道探测测距、Inline PCT Transfer硬件级相位校正三者合而为一。不再依赖额外UWB射频器件,借助已经无处不在的BLE生态,让高精度距离探测真正有机会大规模下沉到普通消费标签、海量工业资产点位。

技术发展仍在演进,Channel Sounding性能会随着手机端系统普及持续释放;对于极致亚厘米定位需求,UWB依然是重要补充。但对于绝大多数IoT定位标签,“低功耗、合理成本、兼容海量手机终端”,才是规模化商用最重要的基石。

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