【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无线通信领域，具体涉及一种兼容短距离无线通信协议的无源节点芯片。
技术介绍
1、当前，无线传感器网络(wireless sensor network，简称wsn)以及由此构成的物联网(internet of things，简称iot)均受到通信链路的效能、传感器节点功耗、接入效率、接入数量，以及基础设施部署和维护成本的限制，导致商业化部署和应用升级受到局限。
2、物联网目前主要的通信手段是短距离无线通信技术，其商用终端由无线通信模块、处理器和其他模块组成。无线通信模块负责与其他设备进行数据交换，是商用终端的必需模块，典型功耗为毫瓦级。这使得大量的物联网传感节点往往采用有源主动的工作模式，必须使用电池供电，限制了物联网节点的大规模部署。
3、众所周知，源于雷达技术的反向散射技术可以显著降低通信调制所需的能量，利用其能够实现无源通信链路。传统反向散射通信系统主要应用于rfid(radio frequencyidentification，射频识别)技术，其包括读写器、电子标签和计算机网络，已经落地于物流、仓储等领域。但由于专用读写器高昂成本的限制，电子标签作为物联网传感节点难以实现大规模部署。
4、可见，现有无源超高频rfid需专用且昂贵读写器作为接入点，这对于实现万物互联具有成本、功耗等方面限制。而新一代的短距离无线通信协议则采用有源主动通信模式，这些都阻碍了物联网节点的大规模部署。但由于智能设备和其他便携式设备具有极低的成本与无处不在的优势，可以作为电子标签的现成读写设施，但商用无
5、已知的是，物联网节点大规模应用部署时明显受到功耗限制，其功耗主要由无线传输功耗和处理器功耗两个部分组成。对一些将反向散射技术与短距离无线通信技术相结合的现有方案进行分析后发现均存在一定的缺陷，其中，物联网节点的无源化仍是亟待解决的主要问题。比如，专利cn108141646a提供的反向散射装置及结合反向散射装置的网络系统，采用反向散射技术产生满足无线通信协议信号的方法，但节点采用晶振与锁相环作为时钟供给源，增大了无源化的实现难度。专利cn108496094a提供的包含单边带操作的实例的反向散射装置，提出了单边带操作的反向散射信号装置，提供了蓝牙单音信号转换为wifi信号的转型反向散射，但采用处理器完成基带数据生成，功耗较大，且必须保留电池。
6、另外，物联网节点作为数据采集点和信息标识点，其具体实现方案需要深入研究精准时钟的产生与能耗相互协调的问题。具体的，无源超高频rfid协议对于芯片时钟偏差容忍较大，而短距离无线通信协议则对于时钟偏差和时钟抖动都具有较高的要求。现有方案往往只针对上述单一方面的技术进行研究改进，而对于兼容短距离无线通信协议的无源节点的实现则缺少实现方法。
7、而且，集成化的单芯片方案是物联网节点芯片架构的发展趋势，但常见的兼容短距离无线通信技术的方案往往采用双芯片甚至三芯片的实现方法。多芯片的方案能够兼容更多的协议内容，但对于物联网大规模、低成本的应用场景则具有较大的限制。
8、同时，针对物联网无源化的应用场景，仅需完成传感数据和身份数据等基本信息的处理，因而复杂的数字基带处理器架构实则是不必要的，因此如果能够基于短距离无线通信协议对目前的数字基带架构进行精简，则有可能进一步降低无源节点功耗，提高无线通信距离。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术实施例提供了一种兼容短距离无线通信协议的无源节点芯片。具体技术方案如下：
2、一种兼容短距离无线通信协议的无源节点芯片，应用在预设的反向散射通信系统中；所述反向散射通信系统还包括用于发射载波信号的辅助装置，以及用于接收所述无源节点芯片的反向散射信号的智能设备；所述无源节点芯片包括：
3、天线、射频或模拟前端模块、数字基带模块，以及存储模块和/或传感模块；
4、其中，所述天线用于将电磁辐射信号形式的载波信号转换为电信号；
5、所述射频或模拟前端模块包括时钟解调子模块和调制子模块；所述时钟解调子模块用于获取所述载波信号转换的电信号中时钟信息对应的部分，为所述数字基带模块提供时钟；所述调制子模块用于利用所述数字基带模块提供的控制信号，对所述数字基带模块提供的、携带无源节点芯片内部数据的内部信号进行反向散射调制，并将反向散射调制后信号传输到预设的短距离无线通信协议信道中；所述无源节点芯片内部数据包括节点身份数据和/或传感数据；
6、所述数字基带模块用于协议控制和获取所述内部数据；所述数字基带模块采用无处理器的数字基带电路结构；所述协议控制包括6c协议控制和短距离无线通信协议控制；
7、所述存储模块用于存储节点身份数据；所述传感模块用于从环境中获取传感数据。
8、在本专利技术的一个实施例中，所述射频或模拟前端模块，还包括：
9、整流子模块、功耗管理子模块和数据解调子模块；
10、其中，所述整流子模块用于将所述载波信号对应的电信号转换为直流信号并将能量存储在电容中；所述功耗管理子模块用于对电容能量进行处理，产生稳定的电压源vdd；所述数据解调子模块用于解调所述载波信号对应的数据，向所述数字基带模块提供下行命令rd_data。
11、在本专利技术的一个实施例中，所述功耗管理子模块，包括：
12、限幅单元、能量开关单元，以及基准电路和线性稳压单元；
13、其中，所述限幅单元用于对所述电容进行电压幅度控制；所述能量开关单元用于在电容能量达到充足状态时启动所述数字基带模块；所述基准电路和线性稳压单元用于产生稳定的电压源vdd。
14、在本专利技术的一个实施例中，所述短距离无线通信协议包括低功耗蓝牙ble。
15、在本专利技术的一个实施例中，所述短距离无线通信协议为ble，所述辅助装置为6c阅读器时，所述无处理器的数字基带电路结构，包括：
16、6c协议控制器、分频子模块、ble无线通信协议控制器；其中，所述ble无线通信协议控制器包括进程管理子模块和ble数据生成子模块；所述ble数据生成子模块包括编码单元、crc校验单元、白化单元和组帧单元；
17、所述6c协议控制器用于完成所述无源节点芯片与所述6c阅读器的交互，以及完成所述ble无线通信协议控制器的配置；所述分频子模块用于将所述数字基带模块获取到的全局最高时钟，分频得到ble无线通信协本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种兼容短距离无线通信协议的无源节点芯片，其特征在于，应用在预设的反向散射通信系统中；所述反向散射通信系统还包括用于发射载波信号的辅助装置，以及用于接收所述无源节点芯片的反向散射信号的智能设备；所述无源节点芯片包括：
2.根据权利要求1所述的兼容短距离无线通信协议的无源节点芯片，其特征在于，所述射频或模拟前端模块，还包括：
3.根据权利要求2所述的兼容短距离无线通信协议的无源节点芯片，其特征在于，所述功耗管理子模块，包括：
4.根据权利要求1至3中任一项所述的兼容短距离无线通信协议的无源节点芯片，其特征在于，所述短距离无线通信协议包括低功耗蓝牙BLE。
5.根据权利要求4所述的兼容短距离无线通信协议的无源节点芯片，其特征在于，所述短距离无线通信协议为BLE，所述辅助装置为6C阅读器时，所述无处理器的数字基带电路结构，包括：
6.根据权利要求5所述的兼容短距离无线通信协议的无源节点芯片，其特征在于，所述6C协议控制器完成所述无源节点芯片与所述6C阅读器的交互的过程，包括：
7.根据权利要求6所述的兼容短距离
8.根据权利要求7所述的兼容短距离无线通信协议的无源节点芯片，其特征在于，所述模块级时钟门控采用粗粒度时钟门控和细粒度门控时钟实现；
9.根据权利要求1或5所述的兼容短距离无线通信协议的无源节点芯片，其特征在于，所述调制子模块利用所述数字基带模块提供的控制信号，对所述数字基带模块提供的、携带无源节点芯片内部数据的内部信号进行反向散射调制的过程，包括：
10.根据权利要求1所述的兼容短距离无线通信协议的无源节点芯片，其特征在于，所述无源节点芯片采用双天线结构。
...【技术特征摘要】
1.一种兼容短距离无线通信协议的无源节点芯片，其特征在于，应用在预设的反向散射通信系统中；所述反向散射通信系统还包括用于发射载波信号的辅助装置，以及用于接收所述无源节点芯片的反向散射信号的智能设备；所述无源节点芯片包括：
2.根据权利要求1所述的兼容短距离无线通信协议的无源节点芯片，其特征在于，所述射频或模拟前端模块，还包括：
3.根据权利要求2所述的兼容短距离无线通信协议的无源节点芯片，其特征在于，所述功耗管理子模块，包括：
4.根据权利要求1至3中任一项所述的兼容短距离无线通信协议的无源节点芯片，其特征在于，所述短距离无线通信协议包括低功耗蓝牙ble。
5.根据权利要求4所述的兼容短距离无线通信协议的无源节点芯片，其特征在于，所述短距离无线通信协议为ble，所述辅助装置为6c阅读器时，所述无处理器的数字基带电路结构，包括：
【专利技术属性】
技术研发人员：李小明，张旭，安亚斌，姜彬，袁媛，庄奕琪，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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