随着核心版本5.0的发布，蓝牙不再只是一个个人区域网（LAN）的无线协议。有三种新的数据传输速率被添加到该规范中，其中有两种是为了专门用来提高低功耗蓝牙连接的范围。这将有利于网络,对室内和室外覆盖,非常适合用于物联网(IOT)互联网产品在家庭、楼宇以及自动化的应用。
蓝牙5无线连接的实际范围是多少。在下面的视频中，我们证明了两者之间一个令人印象深刻的距离1.6公里室外范围SimpleLink™蓝牙低耗能无线CC2640R2F微控制器（MCU）的LaunchPad™开发套件采用全新的125kbps的编码PHY（物理）格式。那么，为什么我们在CC2640R2F无线MCU数据表中指定指定1.6公里范围？
不幸的是，这不是那么简单。作为系统开发人员和RF设计人员，我们可以指定影响范围的参数，并且我们可以在受控环境中测量它们具有可靠和可重复的结果。但是，一旦把RF设备带到现实世界中，“最终结果”的范围将会显著变化，其中多个影响，障碍物和干扰RF活动都会合计两个随机变量，决定了两个设备之间是否能够建立有效的连接。第一变量是传输路径损耗( transmission path loss)，其是测试接受器获取了多少发射功率。第二个变量是接收器位置处的实际灵敏度水平(actual sensitivity level)。后者由接收器获取的干扰RF功率的量确定。如果不存在干扰，则灵敏度水平由热背景噪声确定，并与数据表中指定的灵敏度相对应。
用于描述RF系统的距离能力的通用术语是链路预算( link budget )。链路预算是发射功率和灵敏度水平之间的比较（或比率）。在操作的RF链路中，发射机将以指定的RF功率电平发射，并且该RF功率的（通常非常小的）部分将由接收天线拾取并馈送到接收机。如果该分数太小，则接收功率电平将下降到接收机灵敏度电平以下，并且链路将失败。因此链路预算被定义为发射功率和接收机灵敏度电平之间的比率。
为了方便，链路预算通常以对数标度（dB）表示。输出功率和灵敏度通常以相对于1mW（dBm）的对数标度表示。这意味着：
很明显，您可以通过两种方式来提高链接预算。您可以：
1.提高输出功率
2.提高（降低）接收机灵敏度水平
增加输出功率是相当直接的，但是其代价是（有时显着地）增加的功率消耗，并且最终是遵守法规的问题。所有监管法规对RF发射电平和不需要的杂散发射都有限制，当我们增加发射功率时，这两者都将增加。
另一个选项，提高接收机灵敏度，是蓝牙SIG选择蓝牙5的路径，目的是提供四倍的RF范围。我们还选择了这个选项，以最低的功耗提供最长范围的蓝牙低功耗解决方案。请注意，Bluetooth SIG或任何硬件制造商（包括我们）没有指定实际范围。我们指定的仅仅是基于灵敏度水平的有形和可测量的改善的理论比率。如果我们能够在完全受控的环境中测量范围，我们将在实践中看到这种确切的改进。但受控的环境是消声的天线室或外部空间（没有其他辐射源）。不幸的是，km长的天线室和外部空间都不能用于测试距离。
在自由空间中，范围的加倍需要链路预算的四倍（或增加6dB）。这意味着，与2010年以来使用的原始1-Megabit / s蓝牙4.0LE接收机相比，四倍于该范围的新蓝牙5长距离数据速率（称为“编码PHY”）需要12dB的灵敏度。
在新的编码PHY由蓝牙SIG定义和讨论时，最好的蓝牙低功耗接收机具有大约-93dBm的灵敏度水平。这被用作新的编码PHY将被比较的参考电平，因此新的调制和编码格式将需要适应-105dBm的现实灵敏度水平。这正是新的125kbps编码PHY的作用，它通过双向方法。最大的改进的原因是，该数据速率被减小到1/8来简单地次，这意味着每个位承载用于任何给定的功率电平八倍更多的能量。理论上，这允许接收机以9dB的较低功率电平接收信号，并且仍然累积与之前相同的每比特能量。
我们仍然比我们正在寻找的12 dB短3 dB。由于采用编码，可以实现最后的3dB。-93dBm比较电平（1<>Mpbs）假定标准差分解调器，其中基于与先前符号的比较，将每个接收符号（每比特1个符号）确定为“1”或“0”。编码PHY促进半相干接收机，其中八个符号构成1比特，并且相关器可以搜索这些已知符号序列。
该CC2640R2F无线MCU现在可以提供-103dBm的业界最佳的灵敏度水平，这是只有2分贝短-105dBm的目标。利用CC2640R2F器件的+ 5dBm输出功率，这提供了令人印象深刻的108dB链路预算。我们正在继续扩展SimpleLink CC264x器件系列，拥有更多的内存和安全性，通过这些器件，我们还将目标更接近于由Bluetooth SIG于2017年设定的12dB目标。
所以这是蓝牙5的12 dB灵敏度改进的故事，以及它在理论上与第一个蓝牙低功耗接收机相比，在不增加输出功率的情况下提供四倍的改善范围。与此同时，新的CC2640R2F无线MCU通过采用各种技术来提高1Mbps的灵敏度水平从-93dBm到-97dBm，以更接近相干接收机的性能。
我们使用我们的新型SimpleLink CC2640R2F无线MCU进行户外测试，使用125kbps PHY在我们挪威奥斯陆办公室附近的高度不受控制的环境中，我们能够在1.6公里范围内保持连接。
虽然实际的范围将根据环境和应用程序而变化，如前所述，但是从这个实验中可以看出，蓝牙5肯定会在蓝牙4.x上显着地增强范围，并且这打开了激发新应用的可能性。
最后，应该提到的是，功耗仍然是大多数蓝牙低功耗应用的关键。我们在视频中展示的范围演示使用的发射功率电平仅为+ 5dBm，在TX中消耗大约9mA的峰值功率，在RX中消耗6mA的峰值功率。加上CC2640R2F器件非常低的待机电流消耗，这允许伟大的室内和室外覆盖的蓝牙低能量应用，可以享受多年的操作硬币电池。
现在我们的挑战出来了 - 你将如何利用蓝牙5远程模式？报警传感器？烟雾探测器？照明控制？在评论中与我们分享。这种创新是无穷无尽的蓝牙低能量连接，由小型硬币电池供电，并可以携带数据到你的房子，建筑或工厂的所有角落。
支持SimpleLink CC2640R2F无线MCU 的新蓝牙低功耗标准的软件开发套件（SDK）预计将在Q2和Q3上发布。请注意，SimpleLink CC2640R2F无线MCU自2016年12月初开始批量生产。
