一种UWB芯片高速数据传输及收发模式的控制方法与流程

本发明属于无线通信，具体涉及一种uwb芯片高速数据传输及收发模式的控制方法。

背景技术：

1、uwb(超宽带)是一种以极低功率在短距离内高速传输数据的无线通信技术，uwb具有抗干扰性能强、消耗电能小、发送功率小等诸多优势。目前uwb芯片可以支持一发一收的配置，只允许使用一个接收天线接收信号；也可以支持一发三收的配置，允许同时使用三个接收天线接收信号，从而提高了数据传输速率。通过同时接收多个信号，可以实现更高的数据吞吐量和更快的传输速度。在接收端使用多个天线，可以提高对干扰源的抑制能力。通过比较和处理多个接收信号，可以减少外部干扰对通信的影响，提高信号的质量和可靠性。通过使用三个接收天线接收来自不同路径的信号，可以提高信号的可靠性和鲁棒性，减少信号弱化和衰减的影响。虽然一发三收的配置相对一发一收的配置，在某些方面提高了网络性能。但是，目前的一发三收uwb芯片仍有一些不足：

2、(1)通信效率低：无法同时收发数据意味着通信时间会被分配给发送和接收过程。这会导致通信效率降低，数据传输速率减慢，特别是在需要双向通信或快速数据传输的场景中。

3、(2)延迟增加：由于需要在发送和接收之间进行切换，因此会增加通信的延迟。这会对实时通信和需要低延迟的应用产生影响，如视频传输、实时控制等。

4、(3)信道利用率低：不能同时收发数据可能会导致信道资源的浪费。在某些情况下，可能会发现通信信道中存在大量的空闲时间，无法利用这些时间段进行数据传输。

5、(4)限制多设备协同工作：如果芯片无法同时收发数据，多个设备之间的协同工作可能会受到限制。这可能导致设备之间的通信冲突、延迟增加或吞吐量下降。

6、(5)对网络容量的限制：不能同时收发数据可能限制了网络的容量。网络中的设备数量和数据流量可能受到限制，无法实现高效的并发。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种uwb芯片高速数据传输及收发模式的控制方法。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、s1：通过配置控制寄存器设置芯片工作模式，所述芯片工作模式包括全双工模式和半双工模式，所述半双工模式不可同时收发数据，所述全双工模式可同时收发数据，通过设置固件中的控制寄存器的第一个字节位，控制收发数据的模式，若所述控制寄存器的第一个比特位为0，则uwb芯片不可同时收发数据，若所述控制寄存器的第一个比特位为1，则uwb芯片可同时收发数据；

4、s2：根据所述芯片工作模式配置传输参数，若所述芯片工作模式为全双工模式，则在发送数据之前，通过设置控制寄存器来配置传输参数，并将控制寄存器转换为接收使能状态，在发送数据时，将所述发送数据写入缓冲寄存器；在接收数据之前，通过设置控制寄存器来配置接收参数，并将控制寄存器设置为发送使能状态，通过读取缓冲寄存器获取接收的数据；

5、s3：在发送或接收数据时设置状态寄存器监测发送数据和接收数据的状态。

6、作为本发明的一种优选技术方案，所述uwb芯片的收发模式包括一发一收模式和一发三收模式；

7、所述一发一收模式下的芯片由一号天线、二号天线、分级天线、发送端电路、一号接收端电路、发送数据端口、接收数据端口、控制寄存器、状态寄存器组成；其中，所述发送端电路由功率放大器件、一号次谐波混频器、电流/电压转换器、数模转换器组成；所述接收端电路由低噪声放大器、二号次谐波混频器、电压/电流转换器、模数转换器组成；所述控制寄存器的两个引脚分别与发送端电路和接收端电路连接，所述状态寄存器的两个引脚分别与发送端电路和接收端电路连接；所述一号次谐波混频器与二号次谐波混频器由所述分级天线连接；所述数模转换器将发送数据端口的数据转换为模拟信号至发送端电路中，所述模数转换器将模拟信号转换为数据传输至接收数据端口中；所述一号天线和所述二号天线用于发送端电路与接收端电路的通信传输；

8、所述一发三收模式下的芯片基于一发一收模式下的芯片的连接方式添加三号天线、四号天线、二号接收端电路、三号接收端电路；所述三号天线与所述二号接收端电路连接，所述四号天线与所述三号接收端电路连接。

9、具体地，所述状态寄存器的前4位用于监测数据收发状态，若前四位为0000，则表示不监测数据收发状态，若前四位为0011，则表示一发一收模式下监测数据收发状态，若前四位为1111，则表示一发三收模式下监测数据收发状态。

10、具体地，所述全双工模式下的同步通信方法为：

11、在单个时间基准单元内，将产生的周期时钟信号传输至时延调制器，通过所述时延调制器将所述周期时钟信号和从接收端或发送端的数据源信号进行调制得到调制时钟信号，通过pn码调制器将所述调制时钟信号转换为编码信号并传输至输出单元，所述输出单元根据所述编码信号生成单周期电脉冲，将所述单周期电脉冲通过传输线耦合到天线发送电磁脉冲；

12、通过天线接收所述电磁脉冲并经过传输线耦合至相关器得到无线电信号，通过译制调制器生成与pn码一致的译码信号，将所述无线电信号与所述译码信号进行相关性解制后通过积分得到基带信号，所述基带信号通过解调器得到解调信息，所述基带信号通过低通滤波器得到误差信号，通过所述误差信号捕获同步控制器得到可调时间基准，根据所述可调时间基准和解调信息对时间基准单元进行同步控制。

13、具体地，所述控制寄存器为32位寄存器，第3位和第4位设置为接收使能状态和发送使能状态；若第3位为0，则接收使能状态为禁止接收，若第3位为1，则接收使能状态为使能接收，并开始搜寻接收端引脚上的起始位；若第4位为0，则发送使能状态为禁止发送，若第4位为1，则发送使能状态为使能发送，若所述第4位被设置为0后再设置为1，则在当前数据传输完成后，发送一个前导符。

14、具体地，所述状态寄存器和缓冲寄存器为32位寄存器，所述缓冲寄存器的前8位用于存储发送或接收的数据值。

15、具体地，所述低通滤波器从所述基带信号中选取误差信号，采用无缘二阶rc结构的滤波器，并在输出端加入了高输入阻抗的缓冲器，所述低通滤波器的频率响应函数为：

16、

17、其中，h为频率响应函数，j为信号幅度，w为低通滤波器内频率，r为滤波器内电阻，c为滤波器内电容。

18、本发明的有益效果为：

19、(1)并行传输：通过同时进行数据的发送和接收，可以实现并行传输，即在同一时间内同时进行数据的发送和接收。这样可以利用通信信道的资源更充分，并提高数据传输速率。

20、(2)提高吞吐量：同时收发数据的能力意味着设备可以实现双向通信，可以同时发送和接收数据。这样可以增加数据的有效传输时间，提高数据的吞吐量。这对于需要传输大量数据或实时高清视频等高带宽应用非常重要。

21、(3)减少延迟：通过同时发送和接收数据，可以减少通信的延迟。数据可以更快速地从发送端到达接收端，从而降低了传输的时延。这对于需要实时响应和高精度定位的应用非常重要，如虚拟现实、智能交通等。

22、(4)提高网络容量：同时收发数据的功能可以提高网络的容量。多个设备可以同时进行数据传输，而不会相互干扰。这对于拥挤的无线网络环境和大量同时进行数据传输的场景非常有益。

23、(5)改善通信稳定性：同时收发的设计可以减少发送和接收操作的切换，降低了数据丢失或通信错误的情况，提高了通信的稳定性。