基于UWB通信的室内语音系统建模与芯片设计

本书通过研究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，并采用多项目晶圆（MPW）方法设计了室内超宽带无线语音通信系统，最终构建出一种基于UWB的室内无线语音通信系统芯片（SoC）。全书共7章，主要内容包括：绪论、室内语音信号ADC和DAC系统建模与芯片设计、专用编译码器建模与芯片设计、发信系统基带和UWB射频信号建模与芯片设计、THPPM系统的信号处理建模与芯片设计、收信系统UWB放大器建模与芯片设计、收信系统UWB射频解调器建模与芯片设计等。本书内容新颖、概念清晰、理论性及应用性强。 本书的读者对象主要是通信与信息系统学科、电路与系统学科、电子科学与技术学科以及集成电路设计学科的高年级本科生、研究生以及从事相关技术工作的工程技术人员等。

第1章 绪论 1 1.1 UWB室内无线语音通信的研究意义 1 1.2 UWB通信发展历史与现状 2 1.3 UWB通信的标准与规范 3 1.4 语音信号的模/数和数/模变换 3 1.5 ADC、DAC专用编译码 3 1.6 UWB无线多址通信系统 4 1.7 关于设计与仿真软件 5 本章小结 8 本章参考文献 8 第2章 室内语音信号ADC和DAC系统建模与芯片设计 10 2.1 概述 10 2.2 ADC和DAC的性能指标 11 2.3 语音信号DAC建模分析与芯片设计 11 2.3.1 DAC基本模型 11 2.3.2 DAC结构模型比较 12 2.3.3 DAC芯片设计 12 2.4 语音信号ADC建模与分析 18 2.4.1 ADC基本模型 19 2.4.2 抗混叠滤波器的建模分析 19 2.4.3 采样—保持器的建模分析 19 2.4.4 量化器的建模分析 20 2.5 ADC结构模型与芯片设计 21 本章小结 30 本章参考文献 31 第3章 专用编译码器建模与芯片设计 33 3.1 概述 33 3.2 编码器建模 33 3.2.1 巴克码 33 3.2.2 复接器建模 34 3.2.3 编码器结构设计 36 3.3 编码器的VHDL设计与仿真 38 3.3.1 分频器建模与VHDL设计 38 3.3.2 时序产生器的建模与程序设计 39 3.3.3 数据选择器的建模与程序设计 44 3.3.4 输出模块 45 3.3.5 编码器的VHDL系统仿真 46 3.4 译码器建模与结构设计 52 3.4.1 数字分接器原理框图 52 3.4.2 位同步时钟信号的提取 52 3.4.3 帧同步信号的提取 58 3.4.4 时序信号恢复 72 3.4.5 解复用（分接）过程 73 3.5 同步分接译码器的VHDL设计与仿真 75 3.5.1 时序信号恢复模块 75 3.5.2 分路器模块 76 3.5.3 时序仿真 82 本章小结 85 本章参考文献 85 第4章 发信系统基带和UWB射频信号建模与芯片设计 87 4.1 概述 87 4.2 UWB信号产生模型 87 4.2.1 PN码信号模型 88 4.2.2 调制器信号模型 91 4.2.3 可控环形振荡器信号模型 94 4.3 UWB射频发信机芯片设计 101 4.3.1 PN码产生器设计 102 4.3.2 THPPM设计 105 4.3.3 PPM脉冲形成器设计 107 4.3.4 THPPM信号产生的VHDL链接程序与时序仿真 109 4.3.5 受控环形振荡器电路结构模型 111 4.3.6 受控环形振荡器电路设计 111 4.3.7 受控环形振荡器电路仿真 112 4.3.8 UWB通信射频发信机芯片与测试 113 本章小结 115 本章参考文献 115 第5章 THPPM系统的信号处理建模与芯片设计 118 5.1 THPPM相关接收机建模 118 5.2 THPPM相关接收机的VHDL设计与仿真 119 5.2.1 “模板信号”模块 119 5.2.2 “相关检测器”模块 119 5.2.3 “地址码产生器”模块 120 5.2.4 “同步搜索与失步保护”模块 123 5.2.5 “输出判决器”模块 124 5.2.6 数字接收机的VHDL设计与时序仿真 125 5.3 接收系统的状态同步性能分析 140 5.3.1 状态同步建立时间 141 5.3.2 漏同步概率 141 5.3.3 假同步概率 141 本章小结 142 本章参考文献 142 第6章 收信系统UWB放大器建模与芯片设计 144 6.1 概述 144 6.2 UWB射频接收机技术指标 144 6.2.1 CMOS LNA的技术指标 144 6.2.2 UWB主放大器的技术指标 145 6.3 UWB射频接收机建模分析与芯片设计 146 6.3.1 UWB LNA模型 146 6.3.2 UWB 主放大器模型 149 6.3.3 UWB射频接收机超宽带LNA芯片设计 155 6.3.4 UWB射频接收机超宽带主放大器芯片设计 158 本章小结 163 本章参考文献 163 第7章 收信系统UWB射频解调器建模与芯片设计 166 7.1 概述 166 7.2 UWB 射频解调器“模型1”与芯片设计 167 7.2.1 大信号检波电路模型 167 7.2.2 小信号检波电路模型 168 7.2.3 UWB射频解调器“模型1”的系统结构 169 7.2.4 UWB射频解调器“模型1”的信号流分析 170 7.2.5 系统实验架构 172 7.2.6 仿真 173 7.2.7 芯片照片与测试结果 173 7.3 UWB 射频解调器“模型2”与芯片设计 174 7.3.1 UWB射频解调器“模型2”的系统结构 174 7.3.2 UWB射频解调器“模型2”的信号流分析 174 7.3.3 UWB射频解调器“模型2”的总体电路与仿真 195 本章小结 195 本章参考文献 196