ZigBee無(wú)線(xiàn)射頻發(fā)射器路徑的ADM仿真

概述

今天的物聯(lián)網(wǎng)需要更多無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的支持 從無(wú)線(xiàn)技術(shù)的能力和可靠性，尤其是 低成本，低功耗無(wú)線(xiàn)通信 相對較低的數據速率。這些類(lèi)型的應用程序應用于家庭自動(dòng)化系統，游戲和汽車(chē)自動(dòng)化， 智能化樓宇的控制，并為這些無(wú)線(xiàn)電收發(fā)器的要求系統使一個(gè)高度集成的CMOS實(shí)現一 是顯而易見(jiàn)的選擇。 ZigBee無(wú)線(xiàn)技術(shù)及其 IEEE 802.15.4標準的基礎是一種理想的低成本，低功率 無(wú)線(xiàn)解決方案。

WSN的設計與仿真

從設計和驗證的觀(guān)點(diǎn)來(lái)看，這種整合的CMOS低功耗無(wú)線(xiàn)系統意味著(zhù)模擬，RF和DSP功能，必須緊緊相連和運營(yíng)在一起。這也是必要的模擬整個(gè)系統包括一個(gè)非常不同的集合信號和功能模塊。一個(gè)全面的仿真必須使用工具來(lái)處理這些各種各樣的信號類(lèi)型。

在這個(gè)例子中，模擬的重點(diǎn)是變送器路徑的ZigBee設備。它有助于了解在ZigBee收發(fā)器標準在演出前建模并仿真它的發(fā)射路徑。該模型包括發(fā)射機純粹的數字模型用VHDL，Verilog中的擬模型，純SPICE的描述。完整的系統模擬是使用的ADM射頻和結果檢查。EVM（誤差矢量幅度）分析還演示和調制譜的提取基于802.15.4協(xié)議， 2.4GHz頻段物理層（PHY）802.15.4標準規定的兩種操作頻帶。一個(gè)是2.4GHz，另一個(gè)是868-915MHz。這種模擬的重點(diǎn)是在2.4GHZ。對于2.4 GHz的物理層，該標準規定如何進(jìn)行數據編碼，擴頻和調制（圖1）。開(kāi)始從原始的基帶碼流，工作由四個(gè)位元組成。該芯片流是OQPSK調制（偏移正交相移鍵控）調制半正弦脈沖整形。這種調制格式也被稱(chēng)為MSK(Minimum Shift Keying)。

一OQPSK調制芯片內移（見(jiàn)圖1）。避免了我的轉變和Q同時(shí)穿越0值，這可能會(huì )導致大的振幅變化。圖2顯示了芯片序列生成和OQPSK調制調制半正弦脈沖整形。

傳輸路徑架構

該發(fā)射器架構的ZigBee所示如圖3。 I和Q數據低通濾波后減少了D/ A轉換的影響，并傳遞到了轉換正交混頻器。在此過(guò)程實(shí)現中，DAC是嵌入在調制器的模型，并且不會(huì )出現在原理圖（見(jiàn)圖4）。至于為用于轉換位數可編程并顯示為一個(gè)模型參數。通過(guò)采樣率也可編程，它被設置為10兆赫。

這個(gè)完整的模擬傳輸路徑示意圖在這個(gè)應用程序顯示在圖4。模型符號不同的塊，如果需要的話(huà)通過(guò)導入自動(dòng)生成編譯的ADM庫和符號可以進(jìn)一步編輯。一個(gè)設計庫，可以快速創(chuàng )建與最小的手動(dòng)交互使用這種技術(shù)。

數字部分

數字處理部分如圖5所示。這包括時(shí)鐘和復位發(fā)生器，偽隨機碼序列生成和OQPSK調制半正弦波脈沖調制整形。輸出出的信號調制器的OQPSK調制是'真正的'類(lèi)型VHDL的信號。每個(gè)芯片內寫(xiě)了可編程的轉換次數。

數字信號處理是用VHDL模型。直接借鑒了CommLib快速進(jìn)入庫，它是一種行為模型庫可用兩種的VHDL - AMS和Verilog- AMS的。對于模型的源代碼提供了模擬器。這些模型可輕松定制，以滿(mǎn)足設計師的需求。在某些場(chǎng)合，他們甚至可以直接。

例如，低通濾波器采取了幾個(gè)實(shí)例直接從庫中沒(méi)有任何修改。應用程序特定的模式需要進(jìn)行手動(dòng)編碼。作為一個(gè)例子，VHDL代碼顯示在圖6確切偽隨機幾乎在802.15.4標準芯片序列。

白噪聲源中還包括測試平臺，并可能被用來(lái)加入白噪聲的信號，以監測對EVM的影響。圖4顯示了這些噪聲源添加到濾波器輸出。它也有可能通過(guò)使用模擬IQ不平衡略有不同增益為I和Q濾波器。 IQ不平衡會(huì )扭曲星座圖，并使于EVM的指標惡化。