Bluetooth – Technologie und Compliance

• Bluetooth arbeitet im Frequenzbereich von 2402 bis 2480 MHz innerhalb des weltweit verfügbaren 2,4-GHz-ISM-Bands (2400–2483,5 MHz)

• Umfasst die beiden Bluetooth-Funkvarianten BR/EDR und LE, wobei Bluetooth Mesh und LE Audio auf LE basieren

• Unterliegt den geltenden nationalen oder regionalen regulatorischen Anforderungen, darunter die CE-Konformitätsbewertung sowie Zertifizierungen nach FCC, ANATEL oder SRRC

• Erfordert die Bluetooth SIG-Qualifizierung und Produktlistung, um die Einhaltung der anwendbaren Bluetooth-Spezifikationen nachzuweisen und die Bluetooth-Marken verwenden zu dürfen

• Die regulatorische Konformitätsbewertung und die Bluetooth SIG-Qualifizierung sind separate Prozesse; die erforderlichen Prüfungen hängen vom Produktdesign und vom gewählten Qualifizierungsweg ab

• Zu den wesentlichen HF-Prüfparametern können Sendeleistung, Bandbreite sowie unerwünschte Aussendungen oder Nebenaussendungen gehören

Bluetooth ist ein Kurzstreckenfunkstandard für den lizenzfreien Betrieb im 2,4-GHz-ISM-Band. Bluetooth nutzt Frequenzsprungverfahren zur Verringerung von Störungen und umfasst zwei Funkvarianten:

• Bluetooth Classic (BR/EDR): Ausgelegt für die kontinuierliche Datenübertragung und klassische Audioanwendungen

• Bluetooth Low Energy (LE): Optimiert für einen geringen Energieverbrauch und für Anwendungen von der periodischen Datenübertragung bis zur Audioübertragung

Weitere Bluetooth-Lösungen basieren auf LE:

• Bluetooth Mesh: Many-to-Many-Kommunikationsarchitektur für große Gerätenetzwerke

• Bluetooth LE Audio: Audioübertragung über LE, einschließlich Multi-Stream Audio und Auracast™ Broadcast Audio

BR/EDR und LE verwenden unterschiedliche Kanalstrukturen und unterstützen adaptive Frequenzsprungverfahren zur Verringerung von Störungen. Die zulässige Sendeleistung und weitere Funkparameter hängen von der Bluetooth-Implementierung und den regulatorischen Anforderungen des Zielmarkts ab.

Alle Produkte, die Bluetooth®-Technologie integrieren, müssen den Bluetooth-Qualifizierungsprozess durchlaufen, bevor sie in Verkehr gebracht oder vertrieben werden. Dieser Prozess ist von der regulatorischen Konformitätsbewertung getrennt und muss von dem Unternehmen abgeschlossen werden, das das Produkt unter eigenem Namen vermarktet. Er unterstützt Mitgliedsunternehmen der Bluetooth SIG dabei, die geltenden Spezifikations- und Lizenzanforderungen zu erfüllen, und berechtigt zur Nutzung der Bluetooth-Marken.

Der Qualifizierungsweg hängt vom Bluetooth-Design, den implementierten Schichten und Funktionen sowie davon ab, ob ein bestehendes qualifiziertes Design unverändert wiederverwendet oder ein neues Design entwickelt wird.

Der Prozess wird im Qualification Workspace durchgeführt und umfasst fünf Schritte:

1. Produktangaben
   Produktname, Modellnummer, Beschreibung und geplantes Veröffentlichungsdatum eingeben.

2. Design festlegen
   Ein bestehendes qualifiziertes Design wiederverwenden oder ein neues Design erstellen. Der Qualification Workspace ermittelt die geltenden Prüfanforderungen.

3. Produktqualifizierungsgebühr
   Die anfallende Gebühr entrichten und die für die Einreichung erforderliche Receipt Number (Belegnummer) erhalten.

4. Einreichung
   Die erforderlichen Produktinformationen, Erklärungen, Prüfnachweise und ergänzenden Unterlagen einreichen.

5. Verifizierung
   Die Bluetooth SIG prüft die Einreichung. Nach der Freigabe wird das Produkt in die Qualified Product Database aufgenommen und zum angegebenen Veröffentlichungsdatum öffentlich sichtbar.

Hinweis: Die Qualifizierungsanforderungen hängen vom Design, den implementierten Funktionen und den aktuellen Bluetooth-Qualifizierungsdokumenten ab. Verwenden Sie stets das gültige TCRL-Paket und die aktuellen Vorgaben im Qualification Workspace.

Bestehende qualifizierte Designs dürfen nur unter den im aktuellen Qualification Program Reference Document festgelegten Bedingungen wiederverwendet werden. Änderungen an der Bluetooth-Implementierung können zusätzliche Prüfungen, ein neues Design und eine erneute Produktqualifizierung erfordern.

Der Qualifizierungsweg richtet sich nach dem im Produkt verwendeten Bluetooth-Design. Ein Unternehmen kann ein einzelnes bestehendes Design unverändert wiederverwenden oder ein neues Design erstellen, indem es bestehende Designs kombiniert, Bluetooth-Funktionen hinzufügt oder eine bestehende Implementierung verändert. Der Qualification Workspace ermittelt die erforderlichen Prüfungen und Nachweise.

Die Bluetooth-Qualifizierung bestätigt die Konformität mit den geltenden Bluetooth-Spezifikationen und Lizenzanforderungen. Sie gewährleistet jedoch nicht die Interoperabilität mit jedem Produkt, Betriebssystem und jeder Implementierung. Ebenso ersetzt sie keine regionalen regulatorischen Zulassungen oder Konformitätsbewertungen wie die CE-Konformitätsbewertung, FCC-Zertifizierung oder ANATEL-Homologation. Diese Anforderungen müssen separat erfüllt werden.

Interoperabilitätsprüfungen sollten daher in die Produktentwicklung und -validierung einbezogen werden, insbesondere bei der Implementierung neuer Bluetooth-Funktionen, kundenspezifischer Profile oder gerätespezifischer Anwendungsfälle.

Typische IOP-Aktivitäten

• Prüfungen mit Referenzimplementierungen und gängigen Bluetooth-Plattformen

• Überprüfung zentraler Anwendungsfälle mit relevanten Smartphones, Headsets, Medizinprodukten oder Fahrzeugsystemen

• Prüfungen mit unterschiedlichen Betriebssystemen, Softwareversionen und Gerätekonfigurationen

• Teilnahme an Interoperabilitätstestveranstaltungen der Bluetooth SIG, sofern relevant

Hinweis: Auch bei einem formal qualifizierten Produkt können in bestimmten Gerätekombinationen oder Anwendungsfällen Interoperabilitätsprobleme auftreten. Frühzeitige IOP-Prüfungen helfen, diese Probleme vor der Markteinführung zu erkennen.

→ Siehe auch: Bluetooth SIG-Qualifizierungsleistungen

Für die Entwicklung und Zulassung von Bluetooth-Produkten ist ein fundiertes Verständnis der typischen Prüfparameter und Messaufbauten erforderlich. Dieser Abschnitt beschreibt die wesentlichen Aspekte der Bluetooth-Funkprüfung, sowohl im Hinblick auf regulatorische Anforderungen als auch auf die Bluetooth SIG-Qualifizierung.

Hinweis zur Koexistenz:
Bluetooth-Funksysteme werden häufig gemeinsam mit anderen Funktechnologien wie Wi-Fi, GNSS oder Mobilfunk integriert. Damit die verschiedenen Systeme zuverlässig funktionieren, sollte die Koexistenz bereits früh im Entwicklungsprozess berücksichtigt und im Rahmen der HF-Prüfungen gezielt untersucht werden, insbesondere bei überlappenden oder benachbarten Frequenzbändern.

• HF-Ausgangsleistung / EIRP

  Erfasst je nach anwendbarem Prüfverfahren die leitungsgebundene Ausgangsleistung des Senders oder die abgestrahlte Leistung. Die regulatorischen Grenzwerte hängen vom Zielmarkt, Antennengewinn, Übertragungsmodus und der unterstützten Bluetooth-Funkvariante ab. Auch die Bluetooth SIG-Qualifizierung umfasst Anforderungen an die Sendeleistung.

  → Glossar: EIRP und ERP

• Spektrale Leistungsdichte

  Erfasst, wie sich die Sendeleistung über das belegte Spektrum verteilt. Sie ist in erster Linie ein regulatorischer Parameter. Grenzwerte und Messverfahren werden durch die jeweils geltenden regionalen Anforderungen festgelegt.

• Belegte Bandbreite

  Bestimmt die Bandbreite des übertragenen Signals anhand des im anwendbaren Standard festgelegten Messverfahrens. EN 300 328 verwendet die zu 99 % belegte Kanalbandbreite. Die Anforderungen der FCC und von ISED können für bestimmte Übertragungssysteme zusätzlich Messungen der 6-dB- oder 20-dB-Bandbreite vorsehen. Diese Messgrößen beruhen auf unterschiedlichen Definitionen und dienen verschiedenen regulatorischen Zwecken.

  → Glossar: Belegte Bandbreite

• Unerwünschte Aussendungen und Nebenaussendungen

  Erfasst Aussendungen außerhalb des vorgesehenen Kanals oder Betriebsbands, die andere Funkdienste stören könnten. Die regulatorischen Grenzwerte und Frequenzbereiche unterscheiden sich je nach Markt. Die Bluetooth-SIG-Prüfungen umfassen verwandte Anforderungen an das Spektrum innerhalb des Betriebsbands, ersetzen jedoch keine regulatorischen Emissionsprüfungen.

  → Glossar: Nebenaussendungen

• Frequenzsprungverfahren und Adaptivität

  Bewertet das Frequenzsprungverhalten, die Kanalnutzung und die anwendbaren Medienzugriffsverfahren. Die Anforderungen hängen davon ab, ob die Implementierung Bluetooth BR/EDR oder LE verwendet und welcher regulatorische Rahmen gilt. Grenzwerte für die Kanalanzahl und Verweildauer dürfen daher nicht allgemein auf alle Bluetooth-Implementierungen übertragen werden.

  → Glossar: FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum)

• Trägerfrequenzabweichung und -drift

  Erfasst, wie weit die übertragene Trägerfrequenz von ihrer Nennfrequenz abweicht und wie sie sich während der Übertragung verändert. Die Grenzwerte der Bluetooth SIG hängen vom unterstützten PHY und Übertragungsmodus ab.

• Modulationseigenschaften

  Bewertet, ob das übertragene Signal die Modulationsanforderungen des anwendbaren Bluetooth PHY erfüllt. Abhängig vom PHY können dazu Parameter wie Frequenzabweichung, Modulationsspektrum oder Modulationsgenauigkeit gehören.

• Empfängerblockierung

  Bewertet, ob der Empfänger weiterhin wie vorgesehen arbeitet, wenn er einem Störsignal außerhalb oder in unmittelbarer Nähe des Betriebskanals ausgesetzt ist. Dieser Parameter ist insbesondere für die europäischen regulatorischen Anforderungen relevant.

• Empfängerempfindlichkeit und -leistung

  Bestimmt, ob der Empfänger Bluetooth-Signale bei definierten Eingangspegeln korrekt erkennen und verarbeiten kann. Die anwendbaren Prüfungen der Bluetooth SIG hängen von den unterstützten PHYs und Funktionen sowie vom gültigen TCRL-Paket ab.

Gültige und reproduzierbare Ergebnisse setzen voraus, dass der Prüfling unter kontrollierten Prüfbedingungen in definierten Konfigurationen betrieben wird. Ob die Messungen leitungsgebunden oder abgestrahlt erfolgen, hängt vom anwendbaren Prüfverfahren, der Antennenkonfiguration und den verfügbaren Prüfzugängen ab.

• Leitungsgebundener Messaufbau

  Der Prüfling wird über einen Antennenanschluss, eine temporäre HF-Verbindung oder eine geeignete Prüfvorrichtung direkt mit dem Messgerät verbunden. Leitungsgebundene Messungen reduzieren Unsicherheiten, die durch die Antenne und die Messumgebung entstehen.

  • Typische Anwendungen: Bluetooth-SIG-RF- und RF-PHY-Prüfungen, regulatorische Sendermessungen und Empfängerprüfungen

• Abgestrahlter Messaufbau

  Das vollständige Gerät wird über seine Antenne in einer geeigneten Prüfumgebung gemessen. Abgestrahlte Messungen kommen zum Einsatz, wenn sie der anwendbare Standard vorschreibt, insbesondere bei Geräten mit integrierter Antenne und bei der Messung unerwünschter abgestrahlter Aussendungen.

  • Typische Anwendungen: regulatorische Messungen der abgestrahlten Leistung und unerwünschter Aussendungen, EMV-Prüfungen sowie Messungen an Geräten mit integrierter Antenne

Vor den Prüfungen muss der Prüfling für die anwendbaren Prüfverfahren vorbereitet und konfiguriert werden. Die erforderliche Konfiguration hängt von den unterstützten Bluetooth-Funktionen, dem Antennendesign, dem regulatorischen Rahmen und dem Bluetooth-SIG-Prüfplan ab.

• Firmware und Hardware
  Das Prüfmuster sollte der endgültigen Produktkonfiguration entsprechen. Falls erforderlich, können Test-Firmware oder modifizierte Hardware verwendet werden, sofern dadurch die zu bewertenden Funkeigenschaften nicht verändert werden. Abweichungen von der Serienversion müssen dokumentiert werden.

• Stromversorgung
  Der Prüfling muss unter den im anwendbaren Prüfverfahren festgelegten Versorgungsbedingungen betrieben werden. Die Art der Stromversorgung, die Versorgungsspannung und Abweichungen vom Normalbetrieb müssen dokumentiert werden.

• HF-Zugang
  Je nach ausgewähltem Prüfverfahren und Produktdesign müssen geeignete HF-Zugänge, Prüfvorrichtungen oder unterstützte Testmodi für abgestrahlte Messungen verfügbar sein.

• Antennen und HF-Pfade
  Die Antennenkonfiguration sowie die aktiven Sende- und Empfangspfade müssen eindeutig festgelegt sein. Produkte mit Antennendiversity oder mehreren HF-Pfaden müssen entsprechend dem anwendbaren Prüfverfahren konfiguriert werden.

• Betriebsmodi und zusätzliche Funksysteme
  Der Prüfling muss die für die Prüfungen erforderlichen Kanäle, PHYs, Leistungsstufen und Verkehrsbedingungen unterstützen. Zusätzliche Funksysteme müssen in den vom anwendbaren Prüfverfahren festgelegten Konfigurationen betrieben oder anhand repräsentativer Worst-Case-Bedingungen ausgewählt werden. Ein gleichzeitiger Betrieb ist nicht für jede Prüfung erforderlich.

• Bluetooth-Testmodi
  Der Prüfling muss die für die anwendbaren Bluetooth-SIG- und regulatorischen Prüfungen erforderlichen Steuerschnittstellen und Testmodi bereitstellen. Abhängig von der Bluetooth-Implementierung können dazu Direct Test Mode (DTM), Unified Test Protocol (UTP) über HCI, 2-Draht-UART oder OTA-Übertragung sowie herstellerspezifische Steuerungen gehören.

• Prüfdokumentation
  Die Prüfdokumentation sollte die Hardware- und Firmwareversionen, Versorgungsbedingungen, Antennenkonfiguration, aktiven HF-Pfade sowie die zum Aktivieren der erforderlichen Testmodi verwendeten Befehle oder Verfahren enthalten.

Unsere akkreditierten Prüflabore bieten regulatorische Prüfungen und Unterstützung bei der Bluetooth-Qualifizierung für Bluetooth BR/EDR, LE, LE Audio, Mesh und weitere unterstützte Funktionen.

→ Regulatorische Bluetooth-Prüfungen
→ Unterstützung bei der Bluetooth-SIG-Qualifizierung