[发明专利]一种低功耗长距离下行接收机电路

说明书

本发明涉及一种低功耗长距离下行接收机电路，它包括：Chirp解扩频电路用于生成一个解扩频后的差频信号；能量累积放大电路用于累积信号的能量以实现信号的放大，并生成分隔前后相邻两段信号所需的空白间隔；归一化电路通过一个电压比较器实现对放大后的信号进行归一化处理；低功耗解码电路通过能量积分器对整个信号进行积分，从而实现信号解码；阈值检测器检测信号电平的高低并发送到处理器。本发明Chirp信号解调及解扩频机制，抑制远距离传输时环境信号导致的干扰。其次，在不消耗外部能量的情况下，使用谐振器对所收到的信号的能量进行累积，从而实现零功耗的信号放大。最后，使用能量积分的方式实现了解码功能。

技术领域

本发明涉及物联网技术领域，尤其涉及一种低功耗长距离下行接收机电路。

背景技术

物联网(IOT)系统部署时，需要在网关和大量终端之间建立通信连接，对于追求低功耗和广泛覆盖的弱终端来说，实现低功耗、长距离和可靠的下行链路至关重要；传统的下行链路采用高性能的超外差接收机，能够实现长距离接收。然而，在弱终端上部署这种接收机会显著提升终端整体功耗，例如，一个典型的超外差接收机包含三个高能耗的信号处理环节，如使用低噪声放大器(LNA)放大接收信号，用频率综合器产生高频载波用于信号解调，以及基于ADC高速采样来实现解码。这些步骤会导致数十毫瓦(mW)的功耗，是弱终端上处理器和传感器等其他器件功耗的数十倍。

为了实现低功耗和长距离通信，近年来众多弱终端在上行反向散射链路上引入Chirp扩频(Chirp Spread Spectrum，CSS)机制，以微瓦级的功耗实现了数百米甚至上千米的上行反向散射通信。然而，在下行接收方面，这些弱终端使用的是微瓦级功耗的包络检波电路，其信号接收距离十分有限。这种电路不使用高能耗的频率综合器生成载波，而只是使用二极管等被动式器件，即可提取信号的包络，因此能够以微瓦级功耗对幅移键控(ASK)信号进行解调。然而，基于包络检波电路的接收机有两方面的限制。首先，包络检波电路自身灵敏度低，难以检测到低强度信号，而且出于降低功耗的考虑，接收机无法使用功耗高达十至数十毫瓦的低噪声放大器来提升接收灵敏度。其次，包络检波电路无法识别并排除干扰信号的包络，所以仅能在信号强度远大于干扰强度的情况下工作，例如SINR高于10dB以上的情况。这些限制显著降低了包络检波接收机的接收距离和可靠性，例如，常规的包络检波电路，其信号接收距离通常只有20-30米；由此可见，无论是传统的超外差接收机，还是包络检波接收机，都无法同时实现远距离、低功耗和抗干扰的信号接收。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息只用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供了一种低功耗长距离下行接收机电路，解决了现有接收机无法同时实现长距离和低功耗接收的矛盾。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种低功耗长距离下行接收机电路，它包括接收天线、Chirp解扩频电路、能量累积放大电路、归一化电路、零功耗同步及低功耗解码电路、阈值检测器和处理器；

所述Chirp解扩频电路与接收天线连接，用于对接收天线从发射机同时发送的两路宽频带Chirp信号进行混频实现Chirp信号的解调和解扩频，生成一个解扩频后的差频信号；

所述能量累积放大电路与Chirp解扩频电路连接，用于累积信号的能量以实现信号的放大，并生成分隔前后相邻两段信号所需的空白间隔；

所述归一化电路与能量累积放大电路连接，通过一个电压比较器实现对放大后的信号进行归一化处理，从而将信号的高电平转换为预设的电压值；

所述低功耗解码电路与归一化电路连接，通过能量积分器对整个信号进行积分，从而实现信号解码；

所述阈值检测器检测信号电平的高低并发送到处理器；