[发明专利]简化外围器件的低成本UWB发射机芯片架构

说明书

本发明提出了一种简化外围器件的低成本UWB发射机芯片架构，包括片内可编程ROM、片内可编程RAM、控制逻辑、外部通信接口、数字发射机模块、RF前端模块、电源稳压器和PLL模块；片内可编程ROM用于存储用户预置的数据；片内可编程RAM，用于存储发射机发射时所需要数据；外部通信接口用于用户从外部往片内可编程ROM中写入预置的数据；数字发射机模块用于将用户写入的预置数据进行编码调制；RF前端模块用于完成数字发射机编码基带信号的整形、放大及上变频后发射；电源稳压器用于把外部电压转换为内部各模块所需电压；PLL模块用于把晶振的输入时钟转换为系统工作时钟和UWB发送模块中射频部分的高频时钟。

技术领域

本发明涉及超宽带无线通信技术领域，特别涉及一种超宽带发射机芯片的架构设计。

背景技术

超宽带(UWB,Ultra Wide Band)通信是利用纳秒级的脉冲传递信息的一种新型无线技术。超宽带脉冲信号具有时间分辨率高、抗多径能力强、安全性高和系统复杂度低等优点，利用UWB技术进行定位能够满足精确定位的要求，基于UWB的定位技术在众多无线定位技术中脱颖而出，成为当前无线定位技术的研究热点之一。UWB无线定位技术采用纳秒级窄脉冲定位，因此成为高精度定位的首选技术。超宽带(UWB)通信具有比窄带通信系统显著的优势在于：高通信速率、安全性高、低系统复杂度、抗多径效应、能提供数厘米的定位精度等优点，是目前为最具竞争力和发展前景的技术之一。

利用UWB技术设计的数字标签可广泛应用于精确定位系统，如区域内资产跟踪、人员定位等。超宽带标签作为超宽带定位系统的前端，对整个系统起着至关重要的作用。

在TDOA定位中，通常标签发送的数据结构是固定的，符合IEEE 802.15.4标准，称为MAC帧。一个MAC帧由“MHR”(MAC header)，MAC payload和“MFR”(MAC Footer)组成。表1是一个MAC帧格式例子，MHR，MAC Payload，MFR三部分包含的内容如下：

表1 TDOA定位帧格式

该MAC Frame与标准协议兼容，但不含有IEEE 802.15.4标准中的DestinationPAN ID，Destination Address，Source PAN ID，Auxiliary Security Header，IE.各部分含义描述如下：

1)帧控制字：大小为2个字节的识别信号，是否是待接收的标签；

2)帧序号：大小为1个字节，从0x00到0xFF，每发送一帧数据，Sequence Number加1；

3)源地址：8个字节的源地址定义为Tag ID，用于区分不同的标签；

4)MAC Payload：用户自定义的数据，如标签当前状态；

5)MFR：帧校验字，通过计算MHR和MAC payload得到16bit的ITU-T CRC校验字。

传统UWB标签的电路一般包含供电模块、MCU和UWB芯片，供电模块为MCU和UWB芯片提供直流电源，MCU实现发送逻辑、控制UWB芯片并产生待发送的MAC帧数据。UWB芯片则在MCU控制下，将MCU发送来的MAC帧数据进行编码调制，然后产生UWB信号并通过天线发送到空中。如图2所示，这样的组成结构虽然比较灵活，但除了必要UWB芯片外还需要额外的MCU才能独立工作，所以无疑是增加了标签的面积、复杂度和成本。

发明内容

本发明提出了一种简化外围器件的低成本UWB发射机芯片架构，用于解决现有UWBTDOA标签制造中面积功耗成本等问题，提供一种低成本、高集成度、占用空间小，对硬件要求低的简化外围器件的低成本UWB发射机芯片架构。