Структурно-логические и схемотехнические методы повышения энергоэффективности СБИС для носимых приемопередатчиков с кодовым разделением канала

• Автор: Тимошенко, Александр Геннадиевич
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 170 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 ИССЛЕДОВАНИИ ПУТЕЙ ПОВЫШЕНИЯ

ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ СБИС ДЛЯ ПРИЕМОПЕРЕДАТЧИКОВ С КОДОВЫМ РАЗДЕЛЕНИЕМ КАПАЛА.

1.1 Изучение перспектив развития стандартов связи с кодовым разделением канала.

1.2 Особенности синхронизации в системах связи с кодовым разделением канала

1.3 Способы реализации энергоэффективных СБИС.

1.3.1 Классификация устройств синхронизации для систем связи с кодовым разделением канала

1.3.2 Схемотехнические особенности СБИС устройств синхронизации.

1.4 Требования к энергоэффекгивности СБИС

1.5 Выводы и постановка задач

ГЛАВА 2 РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСА МЕТОДОВ СНИЖЕНИЯ МОЩНОСТИ В ПРИЕМНИКАХ С ОГРАНИЧЕННЫМИ РЕСУРСАМИ ПИТАНИЯ
2.1 Выбор комплексного подхода снижения потребляемой мощности при
проектировании узлов приемопередатчиков.
2.2 Снижение потребляемой мощности структурными методами.
2.3 Разработка схемотехнических методов экономии мощности
2.3.1 Метод повторного использования тока для снижения потребляемой
мощности элементов приемников.
2.3.2 Разработка метода многофункционального использования элементов для сокращения потребляемой мощности и занимаемой площади.
2.4 Повышение энергоэффекгивности конструктивными методами.
2.5 Выводы.
ГЛАВА 3 ПОВЫШЕНИЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ ПУТЕМ УВЕЛИЧЕНИЯ ДОСТОВЕРНОСТИ СИСТЕМЫ СИНХРОНИЗАЦИИ ПРИЕМОПЕРЕДАТЧИКОВ .
3.1 Выбор комбинации методов повышения достоверности синхронизации для сокращения потребляемой мощности приемопередатчиков
3.2 Повышение достоверности структурными методами
3.2.1 Предварительный поиск синхронизирующего сигнала
3.2.2 Повторение синхронизирующего сигнала.
3.2.3 Уменьшение времени синхронизации с использованием метода мажоритарнодинамического выбора порога корреляции.
3.3 Сокращение времени синхронизации коструктивнотехнологическими и схемотехническими способами
3.3.1 Уменьшение конструктивнотехнологического разброса методом авто калибровки
3.3.2 Калибровка элементов узлов приемопередатчиков
3.3.3 Увеличение достоверности и надежности СБИС топологическими методами .
3.4 Снижение шумов для повышения достоверности синхронизации.
3.5 Выводы.
ГЛАВА 4 РАЗРАБОТКА ТЕСТОВОГО КРИСТАЛЛА И ПРОВЕДЕНИЕ
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ДЛЯ ПОДТВЕРЖДЕНИЯ
ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРЕДЛОЖЕННЫХ РЕШЕНИЙ.
4.1 Особенности построения узлов приемопередатчиков в виде заказной ИС
4.1.1 Выбор структурной схемы аналогового согласованного фильтра.
4.1.2 Изучение влияния выбора технологии на характеристики АСФ.
4.2 Выбор схемотехнической реализации СБИС аналогового согласованного фильтра.
4.2.1 росктироваиие ячейки коррелятора
4.2.2 Модернизация калибровочного компаратора.
4.2.3 Особенности построения формирователя управляющих и тактовых сигналов.
4.3 Конструктивные особенности топологической реализации
4.4 Экспериментальные исследования изготовленных образцов узлов приемопередатчиков
4.5 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ


Как гражданское, так и военное применение стандартов связи подразумевает длительную рабозу терминала от батарейного питания без подзарядки, поэтому уменьшение потребляемой мощности устройства связи является ключевой задачей для их производителей. Таблица 1. НТС Сотр. X . Главными потребителями энергии в приемопередатчиках для систем связи с кодовым разделением канала являются различные устройства обработки сигналов рисунок 1. После высокочастотного блока наибольшая потребляемая мощность у процессора обработки сигналов, который включает в себя устройства синхронизации. Особенности реализации устройств синхронизации для систем связи с кодовым разделением канала обеспечивают высокую потребляемую мощность, которую необходимо сокращать , . Известны способы уменьшения потребляемой мощности МШУ и усилителей мощности в составе приемопередатчика до нескольких десятков мВт . Рисунок 1. Рисунок 1. Для любого устройства связи с кодовым разделением канала используется временная синхронизация и синхронизация по несущей . Последняя, включающая синхронизацию частоты и фазы несущей применяется в большинстве современных систем связи. Временная же синхронизация, подразделяясь на кадровую и тактовую, присуща системам связи, в которых используется пакетная передача данных. Поиск несущей частоты, несомненно, важная задача, влияющая на функциональную работу приемопередатчика не зависимо от параметров сети, в которую он входит. Для системы связи с кодовым разделением канала высокую роль играет временная синхронизация , поскольку в области частотновременной неопределенности необходимо не только обнаружить несущую частоту, но и определить начало и конец нужной кодовой последовательности. Временная синхронизация осуществляется с использованием смодулированной псевдослучайной последовательности ПСП, с кодом, который используется для разделения абонентов. Характерными особенностями реализации устройства временной синхронизации традиционно состоит из обнаружения синхронизирующего сигнала и слежения за ним. Наиболее энергоемким считается процесс обнаружения синхронизирующего сигнала, поскольку в системах связи с кодовым разделением канала используется синхронизация по заранее выбранной кодовой последовательности. Синхронизация в системах связи с кодовым разделением канала в первую очередь зависит от канала передачи информации рисунок 1. Синхронная передача данных осуществляется с учетом информации о положении информационного кадра относительно синхронизирующей последовательности , , которая была найдена ранее. Начальный этап поиска сигнала синхронизации для такой системе осуществляется путем длительного накопления и обнаружения сигнала синхронизации, а затем слежения за ним. Такая синхронизация возможна для обеспечения не скрытной связи, когда каждый абонент работает с базовой станцией. Синхронизация по непрерывно повторяющемуся синхронизирующему сигналу в составе канала синхронизации , наиболее общий вид синхронизации. Передача данных производится при выявлении синхросигнала прямого канала. Такая процедура возможна, поскольку граница кадра всегда синхронизирована с разверткой синхронизирующей ПСП и сдвинута относительного системного времени на величину псевдослучайного сдвига принимаемого сигнала 3. Рисунок 1. ТЯА характерным является большое время, необходимое для синхронизации. Лс5 повторений синхронизирующего ПСП сигнала рисунок 1. В технологии V число таких повторений е. Для технологии ЦТЯА Л2П, и время синхронизации может доходить до 0 мс 3. Соотношение потребляемой мощности на поиск синхронизирующего сигнала и на слежение за ним составляет 1 к 0,, откуда видно, что чем меньше времени затрачивается на синхронизацию, тем меньше потребляемая мощность ус тройства связи в целом. Канал . Рисунок 1. Синхронизация по периодически повторяющемуся синхронизирующему сигналу является частным случаем интервальной синхронизации . Отличается от синхронизации по непрерывно повторяющемуся синхронизирующему сигналу прерывностью ПСП, что позволяет более эффективно использовать частотновременное пространство. Как и в случае с непрерывным повторением синхронизирующего сигнала возможно использование различного количества каналов синхронизации. Такой тип синхронизации используется в технологии V 3.