在通用超低功耗微控制器上实现 LoRa 软件定义无线电
信号处理
2021-07-20 v2
摘要
新兴的物联网感知应用依赖于超低功耗（ULP）微控制器单元（MCU），其将数据无线传输至云端。当今典型的 MCU 由通用模块组成，例外的是以硬件实现的协议专用无线电。然而，由于向后兼容性的考量，硬件无线电减缓了无线协议的演进。在这项工作中，我们探索了一种软件定义无线电架构，展示了在代号为 SleepRider、搭载 ARM Cortex-M4 CPU 的定制 ULP MCU 上运行的 LoRa 收发器。在 SleepRider MCU 中，我们将通用基带操作（例如低通滤波）卸载到可重构数字前端模块，并使用 Cortex-M4 CPU 执行协议专用计算。我们的 LoRa 物理层软件实现仅使用 Cortex-M4 的原生 SIMD 指令来实现 LoRa 数据包的实时收发。SleepRider MCU 采用 28nm FDSOI CMOS 工艺制造，并用于测试平台中以实验验证该软件实现。实验结果表明，所提出的软件定义无线电仅需 20 MHz 的 CPU 频率即可正确接收 LoRa 数据包，平均功耗超低，为 0.42 mW。
引用
@article{arxiv.2107.05584,
title = {Implementing a LoRa Software-Defined Radio on a General-Purpose ULP Microcontroller},
author = {Mathieu Xhonneux and Jérôme Louveaux and David Bol},
journal= {arXiv preprint arXiv:2107.05584},
year = {2021}
}