基于物联网的近距离无线通信基带芯片的设计与实现

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物联网(Internet ofThings,IOT)在当前是非常受关注的热点领域,作为我国新兴的战略产业,物联网在国家的可持续发展和产业升级中都占有十分重要的地位。近距离无线通信作为一种线缆替代技术,在应用上十分便捷,在物联网的底层设计中得到了广泛应用,因此近距离无线通信具有很强的研究和实现价值。  课题的研究目标是设计出适用于物联网的近距离无线通信系统,并实现整个系统的数字电路。基本研究内容包括,研究物联网的发展状况及物联网的结构,分析物联网的发展现状;研究近距离无线信道的特性;研究无线通信系统中收发机的基本通信系统结构;根据物联网近距离无线通信的特性,定义出收发机的调制方式、信道编码方式;提出收发机的中频解决方案;设计出整个芯片的架构;设计发射机和接收机的模块图;研究通信系统中常用的发送和接收技术,制定出适用于本系统的载波同步方法、符号同步方法和帧同步方法;研究常用的通信接口技术;完成收发机的数字电路设计。  作为一个比较完整的系统,在收发机的实现过程中,始终以集成电路设计的流程和基本原则作为指导,尽可能地考虑本系统与其它设备的交互便捷性,尽可能的考虑低成本。在仿真与验证时,都是将收发机部分与芯片的其它部分以及外围设备等整合起来进行测试。  课题对数字接收机的同步模块做了比较详细的研究与实现。基于发射机的信号形式,提出适用于本系统的通过积分的方式来获取符号同步的方案,能够准确地完成符号同步的功能;结合物理帧结构的设计,比较巴克码帧同步方案以及本课题提出的翻转方案,通过性能以及实现方式的比较,选定了通过信号翻转进行帧同步的方案。  课题最终实现了适用于物联网的近距离无线通信基带芯片设计。定义系统的基本参数,设计并实现发射机和接收机;设计实现了系统中接收机的控制状态机;设计实现了本系统的控制信号接口和数据信号接口;把收发机模块、接口模块、控制模块等整合成一个完整的系统,完成通信基带芯片的设计;对整个通信系统进行软件的仿真和现场可编程门阵列的验证。  实现整个无线通信基带芯片的数字电路,搭建仿真环境进行仿真,并对重要模块和整个系统的仿真结果进行了分析,仿真验证结果符合预期的设计要求,完成了课题的研究目标,最后对本系统成功进行流片。本课题设计的无线通信基带芯片可以在物联网中实际应用。
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