用于无线传感器网络节点的芯片及芯片上的数字基带系统

本发明提供一种用于无线传感器网络节点芯片的数字基带系统，包括基带调制单元、基带解调单元、自动增益控制单元以及循环码校验器；其中，循环码校验器将经过校验的待发送数据传输到基带调制单元，由基带调制单元完成包括直接序列扩频、延迟、数字信号成形调制、模数转换在内的调制处理，然后将处理后的数据发送出去；基带解调单元对接收到的数据做包括模数转换、解扩频、最佳相干解调、位同步抽样判决在内的解调处理，然后将处理后的数据传输到所述的循环码校验器做数据校验；自动增益控制单元根据数据发送或接收过程中的信号强度RSSI以及链路质量LQI调整增益判决门限，从而实现对发射增益和接收增益的控制。

1.一种用于无线传感器网络节点芯片的数字基带系统，其特征在于，包括基带调制单元(51)、基带解调单元(52)、自动增益控制单元(53)以及循环码校验器(54)；其中，所述的循环码校验器(54)将经过校验的待发送数据传输到所述的基带调制单元(51)，由所述的基带调制单元(51)完成包括直接序列扩频、延迟、数字信号成形调制、模数转换在内的调制处理，然后将处理后的数据发送出去；所述的基带解调单元(52)对接收到的数据做包括模数转换、解扩频、最佳相干解调、位同步抽样判决在内的解调处理，然后将处理后的数据传输到所述的循环码校验器(54)做数据校验；所述的自动增益控制单元(53)根据数据接收过程中的信号强度RSSI以及链路质量LQI调整增益判决门限，从而实现对发射增益和接收增益的控制。
2.根据权利要求1所述的用于无线传感器网络节点芯片的数字基带系统，其特征在于，还包括用于自动监测载波泄露功率，补偿并抑制发射端载波泄漏的抑制载波泄漏单元(55)；该单元与外部的发射端连接。
3.根据权利要求1或2所述的用于无线传感器网络节点芯片的数字基带系统，其特征在于，所述的基带调制单元(51)包括直接序列扩频模块(511)、延迟模块(512)、O-QPSK数字调制模块(513)以及第一数模转换模块(514)、第二数模转换模块(515)；其中，所述的直接序列扩频模块(511)根据直接序列扩频编码表对所要发送的数据做扩频编码，并将扩频编码后的数据转换成I、Q两路串行数据；所述的延迟模块(512)延迟Q路数据；所述的I、Q两路串行数据都在所述的O-QPSK数字调制模块(513)中做成形调制，然后分别在所述的第一数模转换模块(514)和第二数模转换模块(515)中做模数转换。
4.根据权利要求3所述的用于无线传感器网络节点芯片的数字基带系统，其特征在于，所述的O-QPSK数字调制模块(513)采用两个分别保存有正弦和余弦的波形码表的ROM存储器实现。
5.根据权利要求1或2所述的用于无线传感器网络节点芯片的数字基带系统，其特征在于，所述的基带解调单元(52)包括第一模数转换模块(521)、第二模数转换模块(522)、第一匹配滤波器模块(523)、第二匹配滤波器模块(524)、第三匹配滤波器模块(525)、第四匹配滤波器模块(526)、第一位同步模块(527)、第二位同步模块(528)以及扩频解调模块(529)；其中，所述的第一模数转换模块(521)、第二模数转换模块(522)分别将接收到的模拟波形信号的I路信号和Q路信号转换成波形电平数字信号；所述的第一匹配滤波器模块(523)、第二匹配滤波器模块(524)、第三匹配滤波器模块(525)、第四匹配滤波器模块(526)分别对信号做滤波操作，消除接收信号的码间串扰并对其进行最佳相干解调；滤波后的信号经积分、比较后得到判决时刻的输出信号，然后通过所述的第一位同步模块(527)、第二位同步模块(528)提取抽样判决脉冲进行采样判决，输出解调结果到扩频解调模块(529)；所述的扩频解调模块(529)将接收到的经过扩频调制的片码解码为数据码流，同时得到链路质量LQI值；经过前述滤波后的信号的强度RSSI以及链路质量LQI值被传输到所述自动增益控制模块(53)。
6.根据权利要求5所述的用于无线传感器网络节点芯片的数字基带系统，其特征在于，所述的第一匹配滤波器模块(523)、第二匹配滤波器模块(524)、第三匹配滤波器模块(525)、第四匹配滤波器模块(526)采用电路复用实现，通过高频时钟驱动，将一个时钟周期完成的计算量分为数个时钟周期完成，将并行的大量组合逻辑电路分为少量时序逻辑电路。
7.根据权利要求5所述的用于无线传感器网络节点芯片的数字基带系统，其特征在于，所述的第一位同步模块(527)、第二位同步模块(528)采用了自适应门限的施密特触发器进行信号相位判决；其中，当本次相位判决输出1时，只有在所述匹配滤波器输出信号大于所述门限时，下一次输出才为0，否则输出1；当本次相位判决输出0时，只有在所述匹配滤波器输出信号小于门限时，下一次输出才为1，否则输出0。
8.根据权利要求7所述的用于无线传感器网络节点芯片的数字基带系统，其特征在于，所述的自适应门限的施密特触发器中的门限值根据信号强度RSSI自适应调整，同时根据信道环境来动态地配置判决系数。
9.根据权利要求1或2所述的用于无线传感器网络节点芯片的数字基带系统，其特征在于，自动增益控制单元(53)的增益判决门限为LQI与RSSI的最大值的(k-1)/k，其中的k表示判决系数；所述自动增益控制单元(53)在实现增益控制的过程中存在四种状态：初始状态、锁定状态、增加增益状态、降低增益状态；其中，在任何状态下，当LQI小于其最大值的(k-1)/k且RSSI小于其最大值的(k-1)/k，从当前状态进入增加增益状态；在任何状态下，当LQI小于其最大值的(k-1)/k且RSSI大于其最大值的(k-1)/k，从当前状态进入降低增益状态；在任何状态下，当LQI大于其最大值的(k-1)/k时进入锁定状态；当LQI和RSSI的值都大于它们各自的历史记录值，就会从锁定状态中跳出，把相应值存入最大值寄存器，然后进入初始状态，重新进行增益调整，直到锁定状态。
10.根据权利要求9所述的用于无线传感器网络节点芯片的数字基带系统，其特征在于，自动增益控制单元(53)的门限初始值、增益初始值以及判决系数k都有用户设定。
11.根据权利要求1或2所述的用于无线传感器网络节点芯片的数字基带系统，其特征在于，所述循环码校验器(54)的生成多项式系数根据用户需要进行配置。
12.根据权利要求2所述的用于无线传感器网络节点芯片的数字基带系统，其特征在于，所述的抑制载波泄漏模块(55)包括AD采样单元(551)、低通滤波单元(552)、滑动窗积分单元(553)以及直流补偿算法单元(554)；基带信号依次经由所述的AD采样单元(551)做AD采样、低通滤波单元(552)做低通滤波以及滑动窗积分单元(553)做积分后，得到发射信号直流强度，由直流补偿算法单元(554)根据这一发射信号直流强度生成用于抑制载波泄漏的补偿值。
13.一种用于无线传感器网络节点的芯片，其特征在于，包括权利要求1-11之一所述的数字基带系统。