一种蓝牙5.0LECodedPHY的接收电路设计

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LE Coded PHY 的数据包格式如图 3 所示,包含 Preamble、FEC block1 和 FEC block2 等部分。

LE Coded PHY 的符号速率为 1 Mymb/s,其 Preamble 的
FEC Block2 包含 PDU、CRC 和 TERM2。

PDU 数据包所要传输的协议数据单元,CRC 为 24 bit 环冗余校验信息,编码之后持续时间为 24×S μ
图 1 LE Coded PHY 的比特流处理过程
图 2 卷积编码结构图
图 3 LE Coded PHY 的数据包格式
图 4 LE Coded PHY 接收电路
Filter 8 to 2 M 实现频谱搬移、滤波、下采样等三个功能。

首先,将 Filter 128 to 8 M 输出的信号从-2 MHz 的中频搬移到零中频,使得 Filter 128 to 8 M 的输出为基带信号;其次,通过一个低通滤波器,滤除带外噪声和干扰;最后,对低通滤波器的输出进行 4 倍下采样,输出信号的采样速率为 2 Msps。

模块 Diff0 对 Filter 8 to 2 M 输出的 2 Msps 的 I、Q 数据求前后两个 samples 的差分,即用时刻 n 的采样数据共轭乘以时刻(n-2)的采样数据。

SYNC 模块计算 Diff0 的输出信号和本地信号的互相关。

本地信号的长度为 96 μs,其中包含 64 μs 的 Preamble 部分和 32 μs 的 Access Address 部分,
图 5 Filter 128 to 8 M 的时域响应图 6 Filter 128 to 8 M 的幅度响应
图 7 Filter 8 to 2 M 的时域响应图 8 Filter 8 to 2 M 的幅度响应
图 9 SYNC 模块的本地信号序列
图 10 SYNC 模块相关序列幅度的波形
检测到相关序列幅度的峰值时,基于该峰值所对应的相关值的相位计算接收机和发射机之间的载波频率偏差 CFO,基于该峰值前后相关值样点计算接收机采样时间偏差 Ts_err。

SYNC 模块计算的 Mixer 模块,进行频率偏移的补偿;SYNC 块计算的 Ts_err 输入给 SARACO 模块,进行采样时间偏差的补偿。

Mixer 的输入包括三部分:Filter 8 to 2M
基带信号、SYNC 输出 CFO 和 PhaseDet
的跟踪相位偏移。

Mixer 首先累加 CFO 和跟踪相位偏移,然后通过查表求的该累加和相位的正弦值和余弦值,通过与 Filter 8 to 2 M 输出 2 Msps 基带信号。