随着无线通信技术的迅猛发展及其在金融、军事等领域的应用不断扩展,人们对无线通信技术的性能要求也急剧提高。掌握无线通信芯片的关键设计技术,并根据需求不断进行性能改进,对于我国信息产业的发展具有重要意义。蓝牙作为一种短距离无线通信技术,用于实现手持、固定设备之间的数据安全连接,具有无可比拟的优点,但在纠错、安全等方面的性能不够突出,使其在金融、军事等领域的应用大大受限。本文以蓝牙技术为载体,采取“基于蓝牙,改造蓝牙,优于蓝牙”的思路,针对无线通信芯片中基带、射频和SoC系统的关键设计技术和方法,研究了标准蓝牙SoC系统、增强型蓝牙基带、蓝牙频率综合器及其在卫星导航中的扩展应用这三方面内容,部分掌握了无线通信芯片设计的核心技术。本文在分析蓝牙数据链路层协议的基础上,提出了标准蓝牙基带的系统结构,并对系统中的链路控制、数据处理、跳频选择等关键模块进行了研究,实现了标准蓝牙基带IP,完成了蓝牙SoC系统的设计、集成和软硬件协同仿真,实现了标准蓝牙数据通信功能,为后续增强型蓝牙基带的研究奠定了基础。本文分析了基于AES高级加密算法构造的跳频序列的性能,提出了AES算法的优化结构,采用低功耗技术实现了跳频序列发生器IP；采用了融合交织编码和FEC技术的复合纠错机制,有效降低了误码率,提高了蓝牙传输中抗击突发错误和多径效应影响的能力；研究了CVSD算法原理及实现方法,在蓝牙基带中集成了PCM和CVSD两种语音编码方式,提高了蓝牙语音通信的质量和灵活性；在蓝牙基带中集成了广播功能,扩展了蓝牙微微网通信节点数,提出了基于蓝牙微微网的多方语音通信的可实现方案；基于以上改进实现了增强型蓝牙基带,有效提升了蓝牙纠错、安全、抗干扰、组网等方面的性能,满足商业、金融和军事等领域近程无线通信系统的需求,额外引入的资源开销和复杂度在可接受范围内。本文研究了蓝牙锁相型频率综合器线性模型和传输函数,分析了频率综合器系统的瞬态特性、环路稳定性、噪声特性以及环路滤波器参数设计方法,提出了蓝牙频率综合器系统架构,进行了频率综合器系统及模块的原理分析以及电路和版图设计；分析了开关变容管电路和差分开关电容电路的调谐特性,提出了一种调谐灵敏度补偿结构,并基于该结构实现了2.4GHz高线性、低噪声LC压控振荡器及其相应的频率综合器；基于蓝牙频率综合器IP的理论和实现研究,进行了技术扩展,完成了卫星导航频率综合器数模混合电路的设计及仿真。本文基于商用SoC平台和射频模块对标准蓝牙基带和增强型蓝牙基带进行了测试；对蓝牙频率综合器系统电路进行了数模混仿；基于TSMC0.18微米标准CMOS工艺,对卫星导航频率综合器进行了投片测试,测试结果满足卫星导航射频前端要求；对本文提出的高线性、低噪声频率综合器进行了投片测试,结果表明该频率综合器能够明显提高输出频率调谐曲线的线性度,改善整个调谐范围内的相噪性能。尽管本文的研究工作取得了一定的创新和成果,但亦有一些不足之处。增强型蓝牙基带和蓝牙频率综合器的投片测试,以及蓝牙频率综合器性能的进一步提升,有待于在后续的研究工作中进一步开展。