基于TH-UWB的室内无线语音通信SoC研究与设计

目前在室内无线语音通信系统中普遍使用的无线话筒因功耗不能足够小而无法持续长时间工作。超宽带通信具有适合室内短距离通信、而且低功耗、低成本、抗多径干扰等优点。本课题旨在研究跳时超宽带（TH-UWB）室内无线语音通信方式，以实现无线话筒的低功耗长时间持续正常使用，建立一种新的室内无线语音通信体制，同时应用集成电路设计技术将室内超宽带无线语音通信系统集成在一个芯片上，构成一种基于TH-UWB的室内无线语音通信系统芯片（SoC）：①研究音频信号的模数与数模转换机理，构建音频信号的数模和模数变换器结构模型；②研究多用户下的跳时超宽带基带信号的编译码方法，构建一种TH-PPM信号产生与接收处理结构模型；③研究TH-UWB射频信号产生和接收处理方法，建立一种符合TH-UWB技术标准的射频收发信系统和电路结构模型；④利用无生产线集成电路设计方法实现其收发信模块的系统芯片设计。

本课题旨在将跳时超宽带（TH-UWB）通信方式应用于室内无线语音通信系统中。为实现室内无线话筒低功耗长时间持续正常使用目的，研究了TH-UWB室内无线语音通信方式，提出和建立了一种新的室内无线语音通信体制，应用集成电路（IC）设计与多项目晶圆（MPW）方法设计室内超宽带无线语音通信系统，构建了一种基于TH-UWB的室内无线语音通信系统芯片（SoC）。主要在以下几个方面进行了重点研究，并解决了一些关键科学与技术问题，取得了突破和进展：(1)在可靠通信且易于技术实现的TH-UWB通信系统方面的研究取得突破，提出和构建了一种新型的TH-UWB无线通信体制，并在此课题中得到验证与实现；(2)针对3-5GHz超宽带微伏级电压信号的检测，研究了新的TH-UWB射频收发信系统，并从系统结构、电路模型进行了创新性研究与设计；(3)针对多个TH-UWB无线话筒同时使用问题，重点研究TH-UWB通信多址干扰问题，提出了一种去多址干扰的新方法，从理论上彻底解决由于多址干扰给接收机带来的系统同步与误码问题，大大提高接收系统可靠性；(4)研究多用户下的TH-PPM基带信号的编译码方法，提出了一种多址控制的TH-PPM信号产生与接收处理模型,特别在去多址干扰条件下，解决了如何实现系统位同步和状态同步关键问题；(5)针对音频信号，重点研究了适合本系统的A/D、D/A转换模型、结构和电路模型，提出了带编译码结构的A/D和D/A变换器结构；(6)针对收发信系统小型化问题，重点研究了TH-UWB天线，提出了一种最小体积的TH-UWB天线，并测试成功。(7)采用无生产线IC设计方法，实现本系统各功能模块的芯片设计、仿真和流片，实现完全自主知识产权，申请并授权多项专利。