【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于無線通信系統設計以及數字與模擬集成電路設計領域，涉及系統工程、通信工程、集成電路設計等，具體涉及一種基于正交帶寬合成的低速率超低功耗超寬帶無線通信方法和裝置。
技術介紹
1、超寬帶(uwb)技術自上世紀以來廣泛應用于雷達系統，尤其在軍事領域表現突出。由于雷達分辨率與帶寬直接相關，uwb通常被用于高分辨率應用中，這類系統被稱為uwb雷達或脈沖雷達。近年來，得益于uwb的寬帶特性，它在通信領域也引起了廣泛關注。根據香農公式，寬帶意味著可以傳輸更大量的數據，因此它具備在數據密集型場景中的應用潛力。目前，uwb已在物聯網(iot)領域實現了多項研究與商業化應用，并展現出在生物醫學工程中的廣泛應用前景。對于腦機接口等高數據傳輸需求的應用場景，uwb技術能夠提供高效的無線數據鏈路，是一種極具潛力的解決方案。
2、現有技術已將數據速率提升至千兆比特每秒(gbps)級別，且實現了小于10pj/b的能效表現。然而，為達到如此高的性能，往往采用復雜的調制方案，導致接收靈敏度下降并顯著增加接收端設計的復雜性。此外，這種高數據率模式會顯著增加發射端與接收端的功耗，給設備的功耗管理帶來挑戰。為了能夠在每個脈沖周期中加入更多的數字比特調制，發射機往往需要非常準確的時鐘信號，而使用鎖相環(pll)或注入鎖定等方式產生高性能時鐘信號通常需要很高的功耗。而在接收端，為了提高靈敏度以解調高速射頻信號，接收機的噪聲需要保持在較低水平，大大增加低噪放大器(lna)的功耗，而使用脈沖位置調制的信號還需要高功耗的精確的時間-數字轉換器(tdc)進
3、然而，在針對生物醫藥領域，特別是植入式設備中，現如今的超寬帶發射設備雖然速率達到了gbps級別，但系統復雜，功耗較高，接收解調難度大，難以作為低功耗植入設備等問題仍然沒有較好的解決方案。在實際應用中，高速模式僅需在少量工作任務中啟用，而設備的大部分時間需保持在低功耗、低速模式下工作。因此，需要一種適用于腦機接口的低速超低功耗超寬帶無線通信方案。
技術實現思路
1、本專利技術的目的是針對
技術介紹
指出的問題，提出一種基于正交帶寬合成(quadrature?bandwidth?synthesizing)的低速率、超低功耗、超寬帶無線通信方法和裝置，尤其適用于腦機接口的應用場景。
2、根據本專利技術的第一方面，提供一種超寬帶信號接收方法，所述超寬帶信號是通過正交擴頻以及正交上變頻將基帶信號與擴頻參考信號合成產生，所述接收方法包括：
3、經由天線接收所述超寬帶信號，輸入匹配網絡篩選頻段并放大后，經過第一級包絡檢波器進行第一級自混頻，得到反擴頻信號；
4、所述反擴頻信號經過帶通濾波并放大后進入第二級包絡檢波器進行第二級自混頻，以將帶通濾波后的所述反擴頻信號搬移至基帶；
5、搬移至基帶的信號經過低通濾波以濾除噪聲和干擾信號，最后通過模數轉換器或比較器得到與所述基帶信號對應的數字信號。
6、根據本專利技術的第二方面，提供一種實現上述接收方法的超寬帶信號接收機，其包括：
7、信號預處理單元，用于對經由天線接收的超寬帶信號進行篩選頻段并放大，其中，所述超寬帶信號是通過正交擴頻以及正交上變頻將基帶信號與擴頻參考信號合成產生；
8、第一級包絡檢波器，用于對信號預處理單元輸出的信號進行第一級自混頻，以得到反擴頻信號；
9、第一濾波單元，用于對所述反擴頻信號進行帶通濾波并放大；
10、第二級包絡檢波器，用于對第一濾波單元輸出的信號進行第二級自混頻，以將帶通濾波后的所述反擴頻信號搬移至基帶；
11、第二濾波單元，用于對搬移至基帶的信號進行低通濾波以濾除噪聲和干擾信號；以及
12、模數轉換器或比較器，基于低通濾波后的信號輸出與所述基帶信號對應的數字信號。
13、根據本專利技術的第三方面，提供一種超寬帶信號發射方法，包括：
14、生成偽隨機二進制序列作為參考信號；
15、將基帶信號與所述參考信號相乘，得到擴頻數據；
16、將所述參考信號上變頻至中頻帶寬，生成中頻信號，其中，所述中頻帶寬與所述參考信號的帶寬一致；
17、使所述擴頻數據與所述中頻信號相加，形成偽超寬帶基帶信號；以及
18、將所述偽超寬帶基帶信號上變頻至射頻頻段，通過功率放大器和天線發送。
19、根據本專利技術的第四方面，提供一種實現如上所述的發射方法的超寬帶信號發射機，其包括：
20、帶寬擴展單元，用于將基帶信號與參考信號相乘，以得到帶寬擴展的擴頻數據，其中，所述參考信號是偽隨機二進制序列；
21、第一上變頻單元，用于接收所述參考信號并將所述參考信號上變頻至中頻帶寬，生成中頻信號，其中，所述中頻帶寬與所述參考信號的帶寬一致；
22、正交帶寬合成單元，用于對所述擴頻數據和所述中頻信號進行信號相加以形成偽超寬帶基帶信號；以及
23、第二上變頻單元，用于將所述偽超寬帶基帶信號上變頻至射頻頻段，以形成供功率放大器和天線發送出去的發射信號。方面，提供一種
24、本專利技術提出的無線通信方法和裝置，通過正交擴頻以及正交上變頻將低速基帶信號與擴頻參考信號合成為超寬帶信號，復用超寬帶技術的頻段以及天線、匹配網絡等射頻模塊，極大減少了接收機的系統復雜度以及功耗。且由于合成信號自帶擴頻參考信號，接收機無需任何先驗知識，只需要對信號進行二階自混頻即可得到基帶信號，并且具有極強的帶內、鄰帶以及遠帶的窄帶抗干擾能力，同時也對正常上變頻的超寬帶信號具有較強的抗干擾能力。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種超寬帶信號接收方法，所述超寬帶信號是通過正交擴頻以及正交上變頻將基帶信號與擴頻參考信號合成產生，其特征在于，所述接收方法包括：
2.如權利要求1所述的接收方法，其特征在于，所述基帶信號是經低速開關鍵控調制后的數據率為100kbps至1Mbps的低速基帶信號。
3.如權利要求2所述的接收方法，其特征在于，所述擴頻參考信號是將參考信號上變頻至中頻帶寬獲得，所述參考信號為偽隨機二進制序列；所述第一級自混頻得到的所述反擴頻信號對應擴頻數據與所述參考信號相乘的結果，其中，所述擴頻數據是由所述基帶信號與所述參考信號相乘得到。
4.如權利要求3所述的接收方法，其特征在于，所述中頻帶寬與所述參考信號的帶寬一致。
5.如權利要求1所述的接收方法，其特征在于，經由天線接收的所述超寬帶信號處于射頻頻段，所述匹配網絡用于篩選射頻頻段。
6.如權利要求1所述的接收方法，其特征在于，還包括：根據測試需要，將低通濾波后的信號經由基帶緩沖器加強后外接到芯片外的緩沖器和測試儀器。
7.一種實現如權利要求1-6中任一項所述的接收方法的超
8.一種超寬帶信號發射方法，其特征在于，包括：
9.如權利要求8所述的發射方法，其特征在于，在將基帶信號與所述參考信號相乘之前，還包括對基帶信號進行低速開關鍵控調制，使所述基帶信號的數據率處于100kbps至1Mbps。
10.一種實現如權利要求8或9所述的發射方法的超寬帶信號發射機，其特征在于，包括：
...【技術特征摘要】
1.一種超寬帶信號接收方法，所述超寬帶信號是通過正交擴頻以及正交上變頻將基帶信號與擴頻參考信號合成產生，其特征在于，所述接收方法包括：
2.如權利要求1所述的接收方法，其特征在于，所述基帶信號是經低速開關鍵控調制后的數據率為100kbps至1mbps的低速基帶信號。
3.如權利要求2所述的接收方法，其特征在于，所述擴頻參考信號是將參考信號上變頻至中頻帶寬獲得，所述參考信號為偽隨機二進制序列；所述第一級自混頻得到的所述反擴頻信號對應擴頻數據與所述參考信號相乘的結果，其中，所述擴頻數據是由所述基帶信號與所述參考信號相乘得到。
4.如權利要求3所述的接收方法，其特征在于，所述中頻帶寬與所述參考信號的帶寬一致。
5.如權利要求1所述的接收...
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。