面向NB-IoT领域射频收发模块的研究

面向NB-IoT领域射频收发模块的研究
摘要:物联网是新一代信息技术的高度集成和综合运用,对新一轮产业变革和经济社会绿、智能、可持续发展具有重要意义。当前,我国物联网正进入跨界融合、集成创新和规模化发展的新阶段,迎来重大的发展机遇。NB-IOT则是聚焦于低功耗广覆盖(LPWA)物联网(IoT)市场,是一种可在全球范围内广泛应用的新兴技术。然而射频收发器模块的研究对窄带物联网技术至关重要,本设计通过采用噪声抵消、电流复用和跨导增强等技术,旨在寻一款性能、功耗和成本均能满足当前窄带物联网市场需求的射频收发器,并通过实验验证射频范围、发射功率、接收灵敏度、相邻信道选择性、接收机带外抗阻塞性能、睡眠电流等指标是否达到预期目标。本文是基于国内已有射频技术的进一步探讨与研究,希望更多学者深挖处更前沿性的技术。
关键词:窄带物联网、射频收发器、噪声抵消
前言
据预计,未来十年,全球物联网将实现大规模普及,年均复合增速将保持在20%左右,到20
23年全球物联网市场规模有望达到2.8万亿美元。目前,全球物联网相关技术、标准、应用、服务还处于起步阶段,物联网核心技术持续发展,标准体系加快构建,产业体系处于建立和完善过程中。未来几年,全球物联网市场规模将出现快速增长。在物联网产业链中,各种应用系统最终由适用于不同场景的物联网节点构成,物联网节点的主要构成是集成电路及嵌入式的核心软件,集成电路是协议、标准等关键技术知识产权的载体,失去对核心芯片的把握就失去了产业链的掌控,完全受制于人。由于集成电路是物联网产业链条中的关键环节,国外SiFive,TRINAMIC等公司相继推出了系列化的针对物联网应用核心芯片,其中以SiFive的HiFive1芯片为代表,均采用片上系统(System on a Chip,SoC)设计技术。
一、窄带物联网的发展现状
1.1 NB-IoT的定义
Narrow Band -Internet of Things简称为NB-IoT,也就是大家所听到的窄带物联网。窄带物联网应用范围在全球都非常广泛,作为一种新兴技术,它的市场主要是物联网市场中的低功耗广覆盖区域。窄带物联网与普通物联网相比,优点明显,主要有架构更优、 功耗更低
、覆盖更广、速率更低等,而这些优点主要是基于窄带物联网服用现有的运营商蜂窝。窄带物联网应用范围较广,如在智能停车、智能穿戴、智慧农业、物流监控等多个领域得到应用。
1.2 NB-IoT的优点
NB-IoT是近几年来物联网发展的主流,如今移动、电信、联通国内三大运营商已经实现了全国性覆盖,是一种新型的专有网络,其特点主要分为以下几点:
消声室制作(1)覆盖广:与传统的GSM网络相比,其覆盖面积更广,它比前者增益20GB,以前一个所覆盖面积是现在的十分之一。
(2)连接多:与现有无线技术相比,接入数量提升了近100倍,每一个扇区可以提供10万个连接。
(3)成本低:NB-IoT芯片的体积更小,体积越小,成本就越低,体积小的原因主要原因是其低速率及低复杂度。
(4)功耗低:NB-IoT技术对功耗要求较为严苛,NB-IoT节电技术DRX和PSM,通过减少不必要的信令和在PSM状态时不接受寻呼信息来达到省电的目的通常可以保障电池拥有5年以上的寿命。
1.3 NB-IoT的发展现状
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读日志前一章节已详述了NB-IoT的优点,但是NB-IoT技术在实际应用中还存在一些实测性的差距。
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(1)低功耗技术并未得到实际的解决。目前市场上的NB-IoT芯片宣称是解决了低功耗问题,然而芯片内部的模块并未真正的实现低功耗特性,就如本文研究的射频收发器模块的低功耗技术并未得到有效解决。
(2)低成本与高性能之间的兼容问题。理论上,NB-IoT芯片的体积会更小,但是目前很多细节技术还不成熟,就如本文研究的射频模块。此外,传统高性能是采用较高的工艺技术,带来性能提升的同时也显著增加了成本,通过模拟、视频电路的设计创新可有效解决低成本与高性能之间的兼容问题。水塔水位控制器
(3)技术上存在一定的局限性。为了达到每个单元支持10万个NB-IoT终端访问,采用了完全的中央网络管理方法,缺点是轮询周期太长,而周期时间长的成本由系统来承担,不利于整个系统的运行效果。分层模型相比纯粹的中央网络管理方法更有效,因此目前物联网普遍使用分层模型。此外,在3GPP标准体系下的NB-IoT通信技术要求不同厂商的互联,因此NB-IoT芯片必须完成互通互联测试且保证互联性能稳定。

本文发布于:2024-09-23 09:30:46,感谢您对本站的认可!

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