UnderstandingBluetooth Range｜Bluetooth® Technology Website

Bluetooth^®テクノロジーの適用範囲はどのくらいですか？

1キロ以上1メートル未満

Bluetooth デバイス間の効果的で信頼できる範囲は、1キロ以上から1メートル未満までです。

Bluetooth 範囲を決定するものは何か？

Bluetooth^®テクノロジーの範囲についての質問に対する長い答えは、それが依存するということです。

他のワイヤレステクノロジーとは異なり、Bluetooth テクノロジーは、2つのデバイス間で達成可能な幅広い範囲をサポートするように設計されているため、開発者は対象となるユースケースのニーズを最もよく満たすワイヤレスソリューションを非常に柔軟に作成することができます。

信頼性の高いBluetooth の接続の有効範囲には、以下のようないくつかの重要な要因が影響します。

電波スペクトル

ラジオのスペクトルは、30Hzから300GHzまで広がっています。周波数が低いほど通信距離が長くなります。しかし、周波数が低いほど、サポートできるデータレートは低くなります。そのため、電波スペクトルの選択には、通信距離とデータレートのトレードオフが存在します。

Bluetooth®テクノロジーは、2.4GHz ISMスペクトラムバンド（2400～2483.5MHz）を使用しており、通信距離とスループットのバランスが取れています。また、2.4GHz帯は世界中で利用できるため、低消費電力のワイヤレス接続の真の標準となっています。

PHY

無線技術の物理層（PHY）は、特定の無線周波数（RF）帯域でデータを送信するための変調方式やその他の技術を定義します。これには、利用可能なチャネルの数、チャネルの有効利用、エラー訂正の使用、データの送信方法などが含まれます。 警備員 干渉への対策など、さまざまな工夫がなされています。RF通信を言葉によるコミュニケーションに例えると、PHYはスピーチの速度と明瞭度を決定するものと考えることができます。どちらも聞こえる範囲に影響を与えます。

Bluetooth®テクノロジーでは、複数のPHYオプションが提供されており、それぞれが有効な範囲とデータレートを決定する異なる特性を持っています。

受信感度

受信感度とは、受信機が解釈できる最小の信号強度の尺度である。言い換えれば、受信機が無線信号を検出し、接続を維持し、かつデータを復調することができる最低の電力レベルです。受信感度とは、耳の聞こえやすさや、最も小さい音の大きさを表すものと考えてください。 そして を理解しています。

Bluetooth®テクノロジーでは、デバイスは使用するPHYに応じて、最低でも-70 dBmから-82 dBmの受信感度を達成できなければならないと規定されています。しかし、Bluetooth の実装では、通常、はるかに高い受信感度レベルを達成しています。例えば、Bluetooth LE 125K (Coded) PHYの平均的な実装では、-103 dBmの受信感度を達成しています。

トランスミットパワー

送信出力レベルの選択は、通信距離と消費電力の設計上のトレードオフです。送信パワーが高いほど、より遠くまで信号が聞こえる可能性が高くなり、有効距離が長くなります。しかし、送信パワーを大きくすると、デバイスの消費電力が増加します。送信電力は、声の大きさに似ていると考えてください。大きな声を出せば出すほど、遠くの人にも聞こえるようになりますが、その分、エネルギーが必要になります。

Bluetooth®テクノロジーは、-20dBm（0.01mW）から+20dBm（100mW）までの送信出力に対応しています。

アンテナゲイン

アンテナは、送信機からの電気エネルギーを電磁エネルギー（または電波）に変換し、受信機ではその逆を行います。アンテナの位置、パッケージの大きさ、デザインは、信号の送受信の効果に大きく影響します。また、アンテナの種類やサイズ、電気エネルギーを電磁エネルギーに変換する効率、エネルギーの方向を絞る効率も大きく異なります。

アンテナの有効利得は、送信アンテナと受信アンテナの両方に関係します。アンテナの指向性は、音のエネルギーを集中させるために円錐形のものを通して話したり聞いたりすることに似ています。

Bluetooth®テクノロジーの設計者は、さまざまなアンテナオプションを選択して実装することができます。アンテナの設計は、科学であると同時に芸術でもあります。Bluetooth デバイスは、通常、-10 dBiから+10 dBiの範囲のアンテナゲインを達成します。

パスロス

経路損失とは、電波が空気中を伝搬する際に発生する信号強度の低下のことです。経路損失（経路減衰）は、距離の経過とともに自然に発生し、信号が伝送される環境によって影響を受けます。送信機と受信機の間に障害物があると、信号が劣化します。

減衰物には、湿度や降水量、壁や窓などのガラス、木、金属、コンクリートなどの障害物、電波を反射・散乱させる金属製の塔やパネルなどがあります。電波は物体を通過することができますが、障害物の種類や密度によって減衰量や有効経路の損失量が異なります。隣の部屋の人の声を聞こうとしたとき、隔てている壁が木でできているのとコンクリートでできているのとでは、聞こえる音量や明瞭度が違うことを考えてみてください。