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低功耗广域物联网芯片切入市场2019年09月29日

      物联网通过通信技术将人与物、物与物进行连接,在如远程抄表、环境监测、智能停车、位置追踪等应用需要一种覆盖广、成本低、部署简单、支持大连接的物联网,因此低功耗广域物联网应运而生。低功耗广域网连接技术包括有lora、nb-iot以及sigfox等。据预计,这类物联网数量将占到物联网总连接数的60%。

非蜂窝广域物联网芯片设计的挑战在于,远距离方面发射功率受到限制,100mw或50wm,需要广泛适用性城市和农村信道环境,覆盖范围需要达到几公里甚至几十公里。低功耗方面,待机电流低,电池寿命长达10年,接收电流低,发射电流低。抗干扰性,470-510、779-787MHz各种是由业务应用非常拥挤混乱,且该频段为观点系统广播业务频率,会与广播、卫星监控等造成大量互相干扰,难以实现广域物联网系统大规模部署应用。

在给定的发射功率下,要提高传输距离,只能提高接收灵敏度,通过射频的噪声系数,降低NF,可以提高灵敏度,减小通信带宽,以及解调信号与噪声比,优化SNR来提高灵敏度。

射频soc噪声系数的设计方面,典型的射频前端低噪声放大器的噪声系数在1dB,如果设计正确,射频soc的噪声系数可以达到3-5dB,但是经过多少次流片才能达到3dB呢,因为有几大原因影响着这个系数的实现。例如,来自其他模块的噪声严重干扰LNA,大部分代工厂的模型不准,版图的寄生效应无法准确仿真,on-chip电感无法实现high-Q,工艺偏差达到+-15%,电源和衬底的噪声无法隔离。

通过降低带宽提高接收灵敏度,例如1KHz带宽,噪声系数是4dB,那么对于晶圆代工工艺的要求非常高,任何偏移都将影响性能。另一个提高接收灵敏度的方式通过降低SNR值,如果SNR为-20dB,需要信号低于噪声100倍解调出来。

基于解决以上这些问题,技术优化的芯片架构需要实现超低功耗,融合多维信号调制技术,提高传输速率,全新设计传输符号结构,解决频率不连续对射频的影响,增强性信号编码技术,提高传输灵敏度。

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