[发明专利]无线数字FSK收发器有效
申请号: | 201210290978.7 | 申请日: | 2012-08-16 |
公开(公告)号: | CN102780505A | 公开(公告)日: | 2012-11-14 |
发明(设计)人: | 李宏 | 申请(专利权)人: | 苏州英菲泰尔电子科技有限公司 |
主分类号: | H04B1/40 | 分类号: | H04B1/40;H04W52/02 |
代理公司: | 南京纵横知识产权代理有限公司 32224 | 代理人: | 董建林 |
地址: | 215123 江苏省苏州市苏州工*** | 国省代码: | 江苏;32 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 无线 数字 fsk 收发 | ||
技术领域
本发明涉及一种无线数字FSK收发器,属于无线通信技术领域。
背景技术
FSK、GFSK等调制技术被广泛应用于短距离无线传输中,随着物联网和个人无线局域网的发展,市场对这类应用的无线收发器的灵敏度和功耗有着越来越高的期望,特别是低功耗方面的性能如果有所突破将对应用的可能性有着极大地促进作用。集成电路发展到今日已经有成熟的设计方法和流程来保证混合信号(mixed signal)芯片大规模的应用。随着集成电路工艺制程的发展,集成电路的功耗和面积在随之逐渐降低,数字集成电路在这方面尤为突出。但是模拟集成电路相对数字集成电路来说进展要缓慢得多,这主要是因为模拟电路中电容电感的物理特性无法直接受益于工艺制程的进度,因此在相同工艺制程下模拟电路在功耗和芯片面积上都比数字电路有较大的差距。
目前产业界在无线数字FSK收发器集成电路上主要有两种技术方向,一种是牺牲接收性能换来功耗超低、复杂度超低的设计方法,这类芯片主要使用结构较为简单的射频和模拟前端电路以达到超低功耗的指标,通常使用限幅放大器来产生解调器的输入信号,这样就只能使用性能有限的非相干解调方法来接收FSK信号,通常使用的非相干解调方法为“过零检测”。众所周知,非相干解调与相干解调的方法在接收性能上有相当大的差距,而“过零检测”即便是在非相干解调的方法中也是性能相对较差的一种。因此,这种方法虽然达到了超低功耗的要求但是舍弃了接收性能,使得解调器在接收灵敏度方面性能下降,这一缺陷限制了其应用。
第二种技术方向是使用结构较为复杂的射频和模拟前端电路,通常是舍弃限幅放大器,而使用更复杂的电路来提供足够完整的信号送给解调器,在解调器的输入端通常由一个ADC将信号从模拟域转换到数字域,以便使用成熟的数字信号处理技术来做数字解调,以提高接收性能。虽然使用了更复杂的数字电路,但是可以通过使用更先进的制程工艺来很好地控制数字电路的功耗和面积消耗。因此,这种技术方向的集成电路的功耗和面积主要是由射频和模拟部分决定,其优点是相对第一种技术方案性能得到较大提升,但是存在功耗控制不够理想的缺陷。
以上可以看出,现有技术中的无线数字FSK收发器不能兼顾功耗和性能这两方面指标,两个指标存在互相妥协的缺陷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种自适应超低功耗高灵敏度的无线数字FSK收发器,更好地兼顾无线数字FSK收发器集成电路的功耗和性能。
为了达到这个设计目标,本发明提出在同一收发器电路中放置两种现有设计方案的收发器,包括射频接收模拟前端和模拟及数字解调部分。通过分析研究合并其中功能相同的部分已达到减小面积消耗的目的。加入一个控制模块用于自适应地根据链路质量从两个接收机中选择打开其中的一个作为接收机的输出,此时另一个接收机处于关闭状态。如果链路质量较差且低于一预定的接收灵敏度门限时,开启第一接收机,同时关闭第二接收机;如果链路质量较好且高于预定接收灵敏度门限时,开启第二接收机,同时关闭第一接收机;这个控制模块同时用于自适应地根据链路质量控制发射机的发射功率,减小不必要的发射功率。总是使用第二接收机完成例如信道能量探测、空闲信道评估等非数据解调的功能,已达到降低功耗的目的。
为解决上述技术问题,本发明提供一种无线数字FSK收发器,包括与媒体接入层通讯的物理层,其特征是,所述物理层中包括接口电路、发射机、第一接收机、第二接收机和与媒体接入层进行通信的自适应控制模块;
所述第一接收机、第二接收机中均包含一射频接收和模拟前端电路,所述第一接收机具有比第二接收机复杂度高的射频接收和模拟前端电路;
自适应控制模块根据信道链路质量的预测值与一预定值的比较,从两个接收机中选择打开其中的一个作为接收机的输出;
当预测值大于预定值时,打开所述第一接收机;当预测值小于预定值时,打开所述第二接收机。
所述接口电路包括发送数据缓冲器、接收数据缓冲器,所述物理层通过所述接口电路与媒体接入层相互通讯,传递链路质量信号、链路质量的评估信号、空闲信道评估信号等。
所述发射机从发送数据缓冲器中读取发送数据内容,并形成物理层相应的帧格式,通过发射机内部的FSK数字调制器调制成数字基带信号,再由数字-模拟转换器将其转换成模拟信号,并交给射频发送模拟前端电路发送至天线。
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