本文關鍵詞：藍牙4.0數(shù)字接收基帶電路的設計與實現(xiàn)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著可穿戴設備和智能設備的興起,低功耗藍牙技術因具有超低功耗、超長待機時間、低成本優(yōu)勢已得到廣泛應用。低功耗藍牙通信芯片是這一技術的基礎,因此設計出符合低功耗藍牙4.0物理層規(guī)范的數(shù)字接收基帶具有重要的意義。在低功耗藍牙通信中,由于低功耗藍牙只有8位前導碼,采用傳統(tǒng)載波頻偏補償方法和位同步方法得到的判決性能較差。本文從載波頻率偏移和位同步的原理出發(fā),首先結合前導碼變化特點,采用了基于前導碼差分檢測和碼元波形累加恢復的載波頻偏補償方法,僅使用4至6個前導碼碼元就可以實現(xiàn)-180kHz到190kHz范圍內的載波頻偏補償。其次針對傳統(tǒng)位同步算法在短前導碼情況下同步速度不足的問題,采用了基于前導碼位置檢測的改進型鎖相環(huán)位同步算法,和載波頻偏補償同步進行,在前導碼被檢測到時即可完成初次同步,極大地提高了同步速度,增加了對接入地判決的準確性。本文在改進載波頻偏補償算法和位同步算法的基礎上,結合數(shù)字下變頻和抗鏡像算法、GFSK直接鑒相解調算法,設計出了低功耗藍牙數(shù)字接收基帶算法。最終使用Verilog HDL語言實現(xiàn)該接收機算法,并針對FIR濾波器電路結構做出了面積和延時上的優(yōu)化。本文通過Modelsim實現(xiàn)整個接收機電路RTL仿真,驗證了低功耗藍牙數(shù)字接收基帶電路的功能。最終使用Design Compiler,基于SMIC130nm工藝庫對代碼進行綜合,電路總面積約0.1平方毫米。論文的最后對本設計進行了FPGA驗證,全局時鐘為8MHz。結果表明在誤碼率優(yōu)于0.1%的條件下,本文設計的數(shù)字接收基帶最低信噪比小于7dB,抗調制頻偏范圍為-160kHz到100kHz。
【關鍵詞】：數(shù)字接收基帶 前導碼檢測 頻率偏移補償 位同步
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN925
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 緒論9-15
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3 主要內容和設計指標11-13
• 1.3.1 主要內容11-12
• 1.3.2 設計指標12-13
• 1.4 論文的組織結構13-15
• 第二章 藍牙4.0系統(tǒng)概述15-19
• 2.1 跳頻通信簡介15
• 2.2 低功耗藍牙4.0標準概述15-17
• 2.3 低功耗藍牙4.0應用場景17
• 2.4 低功耗藍牙4.0接收機設計中的關鍵問題17-18
• 2.5 本章小結18-19
• 第三章 低功耗藍牙數(shù)字接收基帶系統(tǒng)設計19-41
• 3.1 基于前導碼檢測的頻率偏移補償技術19-21
• 3.2 改進型位同步21-25
• 3.3 數(shù)字接收基帶算法設計25-39
• 3.3.1 接收機解調算法分析27-29
• 3.3.2 接收機結構29-30
• 3.3.3 下變頻和抗鏡像設計30-33
• 3.3.4 直接鑒相解調設計33-35
• 3.3.5 頻率偏移補償35-37
• 3.3.6 位同步和判決37-38
• 3.3.7 比特流處理38-39
• 3.4 本章小結39-41
• 第四章 低功耗藍牙數(shù)字接收基帶電路設計41-59
• 4.1 數(shù)字下變頻模塊設計41-42
• 4.2 濾波器模塊設計42-50
• 4.2.1 定點仿真42-44
• 4.2.2 濾波器結構優(yōu)化44-50
• 4.3 鑒相解調器模塊設計50-51
• 4.4 頻率偏移補償模塊設計51-54
• 4.5 位同步及判決54
• 4.6 比特流處理54-56
• 4.7 數(shù)字接收基帶電路RTL仿真56-58
• 4.8 本章小結58-59
• 第五章 低功耗藍牙4.0數(shù)字接收基帶的驗證測試59-71
• 5.1 數(shù)字接收基帶FPGA驗證平臺設計59-61
• 5.2 數(shù)字接收基帶功能驗證61-65
• 5.3 性能測試及總結65-67
• 5.4 綜合及資源分析67-69
• 5.5 本章小結69-71
• 第六章 總結與展望71-73
• 6.1 總結71
• 6.2 展望71-73
• 參考文獻73-77
• 致謝77-79
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表論文79

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本文編號：290469