采用地址-事件-μ数据包编码及占空比控制IR-UWB发射器的压缩型神经遥测技术

《IEEE Microwave Magazine》：A Compressive Neural Telemetry With Address-Event-μ-Packet Encoding and Duty-Cycling IR-UWB Transmitter

　　

摘要：

本文介绍了一种用于384传感器像素神经数据采集的联网无线遥测系统，该系统旨在实现高吞吐量、低功耗以及较远的通信距离。所提出的基于事件的地址-事件-脉冲包（AEμ P）编码器采用差分二进制相移键控调制方式，能够在不降低传输距离和神经信号准确性的前提下，解决神经遥测中吞吐量与功耗之间的矛盾。该编码器可压缩数据，减少协议开销及内存访问需求。此外，还提出了一种采用占空比控制的脉冲无线电超宽带发射器作为基于事件的编码器的通信链路。为支持多用户接入，采用了占空比控制的锁频环来实现频分复用所需的快速稳定包级频率控制。该锁频环能够在2.73兆赫兹均方根波动范围内实现快速锁定，满足125兆赫兹符号率下DBPSK调制的频率精度要求。经测试，三节点系统的频谱符合6–8.5吉赫兹频段的联邦通信委员会/欧洲电信标准协会规定。通过对比重建信号与高像素数Neuropixels探针捕获的原始体内数据之间的均方根误差，验证了神经信号的完整性。所提出的AEμ P编码器实现了极高的压缩比。该遥测系统采用65纳米CMOS工艺制造，有效面积为0.12平方毫米，能够以1毫瓦的极低功耗传输384像素的神经数据，压缩误差仅为3.6微伏均方根，且通信距离可达6.6米。