[发明专利]无线接收机

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线接收机，特别是作为无线收发机的一部分的无线接收机。

背景技术

对于能源高效型住宅、办公室以及工业设施的需求正在增加。能源高效可以通过部署无线传感器网络(WSN)系统来实现，该系统将考虑到建筑自动化、工业监测和许多其它应用。针对这一市场，已定义了2.4GHz IEEE 802.15.4全球无线标准，该协议规定短范围低功率无线协议。为了符合该标准，需要开发集成射频(RF)电子元件、微控制器、片上传感器以及传感器接口的电子设备。出于商业原因，需要在单片集成电路，即单片机上完成该集成。

符合IEEE 802.15.4的无线或射频收发机应利用其发射功率资源来在相关收发机上保持满意的信号功率。收发机的效率被称为功率效率。在接收机处所要求的信号功率的大小由该接收机的灵敏度所决定。接收机灵敏度被定义为会导致由标准规定的误码性能的天线处最小信号功率。由于接收机灵敏度与该接收机的噪声系数n_f和解调器的最小基带信噪比SNR_min成正比，将以上二者保持在最小值将会产生更高的功率效率。最小信号功率P_min被规定为：

P_min＝kT*BW*n_f*SNR_min

其中

kT＝-174dBm25℃；

BW＝通信带宽(对于802.15.4，等于码片速率)＝2MHz；

n_f＝接收机前端整体噪声系数(≥1)；以及

SNR_min＝在检测器/解调器输入端的最小信号信噪比。

使接收机的n_f值最小化要求接收路径上的放大器、混频器和滤波器电路的噪声系数被保持在最小值，同时还要记住需要保持足够高的增益以便达到可靠工作。然而，这些接收机电路的噪声和增益性能正比于电路的功耗。而且，最小化接收机的SNR_min有必要采用具有基带信号的多比特表示的解调器设计。为了产生该多比特表示所需要的模数转换器(ADC)中的比特数量还相类似地正比于电路功耗。因此，设计低功率收发机涉及在收发机功率效率和接收机噪声性能以及由此产生的电路功耗之间的折衷。

在现有技术中，直接转换和中低频接收机两种结构均被用于集成低功率收发机[1，2]。直接转换技术要求的设计复杂度低。然而，其非常容易受到混频器电路中的噪声和非线性的影响，导致较高的接收机n_f。这种结构已经显示出其能够达到IEEE 802.15.4所要求的最小灵敏度指标，但是裕度很小[3]。因此，这种结构在功率效率对噪声性能交换的能力上受到局限。

两种基带解码或解调方案可被用于中低频接收机拓扑，其被称为相干和非相干。相干方案要求信号具有高度的相干性，即相对没有例如相位抖动或者频率变化等时序误差。非相干方案被设计为对时序误差具有较强适应性，但是由于需要相对复杂的接收机拓扑和要求大约8比特的相对较高的ADC分辨率，所以要以更高的电路功耗为代价来达到这一点。然而，由于简单的接收机拓扑和更低的ADC分辨率要求，非相干方案要以较高的SNR_min值来交换低电路功耗。