Введение к работе
Актуальность исследования. При разработке мобильных абонентских устройств связи на всех этапах, от программного обеспечения и протоколов связи до топологии конечных интегральных схем внутри мобильных устройств, одним из ключевых параметров, которые необходимо оптимизировать, является энергоэффективность. Для интегральных микросхем, входящих в состав приемопередатчиков с кодовым разделением канала, параметры энергоэффективности напрямую связаны с потребляемой мощностью и временем синхронизации. С одной стороны, развитие систем связи с кодовым разделением канала определяет пути усовершенствования современных мобильных приемопередатчиков, связанные с разработкой маломощных приемников. С другой - реализация приемников по принципу SoftRadio, когда перенос аналогового сигнала в цифровую форму должен осуществляться на самом раннем этапе обработки сигнала в приемнике, требует использования более быстродействующих АЦП.
Цели и задачи диссертационной работы
Целью диссертационной работы является разработка и апробация методов повышения энергоэффективности СБИС смешанного сигнала при проектировании схем для систем связи с кодовым разделением канала.
Поставленная цель определяет следующие основные задачи диссертационной работы:
Предложить и исследовать структурно-логические методы снижения потребляемой мощности, прежде всего, за счет эффективного секционирования системы на аналоговые и цифровые части.
Адаптировать известные и разработать новые схемотехнические и топологические способы снижения мощности в схеме согласованного фильтра - многократно повторяющегося блока приемопередатчика.
Разработать методы сокращения циклов работы устройства при входе в синхронизм, обеспечивающие надежность и достоверность работы приемопередатчиков.
Экспериментально подтвердить эффективность предлагаемых решений, для чего спроектировать тестовый кристалл узла синхронизации для систем связи с кодовым разделением канала.
Методы исследования
Все представленные в диссертационной работе аналитические результаты были получены с использованием следующих
математических аппаратов: теория статистической радиотехники, теория вероятностей и теория информации. Расчеты и математические исследования выполнены методом математического моделирования с использованием пакетов прикладных программ Matlab и Cadence.
Научная новизна диссертации
Научная новизна результатов, полученных в диссертационной работе, заключается в следующем:
Предложено для приемников систем связи с кодовым разделением канала использовать непрерывный аналоговый согласованный фильтр вместо дискретного и цифрового, в 1,5-2 раза снижающий потребляемую мощность, и разработана его структура.
Разработан схемотехнический метод многофункционального использования элементов схемы, наибольшая эффективность которого достигается при строгом временном разделении работы блоков и позволяющий снижать мощность в отдельных аналоговых схемах.
Предложен структурно-логический метод мажоритарно-динамического выбора порога корреляции для блока синхронизации, позволяющий в 2-3 раза сократить время предварительного поиска синхронизирующего сигнала и уменьшить энергию, затрачиваемую на тактовую и кадровую синхронизацию.
На основе метода повторного использования режимного тока предложена схема коррелятора, сокращающая потребляемую мощность АСФв 1,5 раза.
Практическая значимость работы
Разработанные в диссертации алгоритмы, модели и технические решения позволяют улучшить характеристики мобильных приемопередатчиков посредством уменьшения потребляемой мощности и увеличения достоверности синхронизации.
Результаты работы использовались при разработке интегральных модулей смешанного сигнала и предназначены для создания эффективных согласованных фильтров для широкого спектра телекоммуникационных систем.
Результаты работы используются в учебном процессе при чтении лекций и при выполнении курсовых и дипломных проектов.
Результаты проводимых в диссертационной работе исследований внедрены в ГУП НПЦ «СПУРТ»
Достоверность результатов
Достоверность результатов диссертационной работы подтверждена сравнением результатов моделирования в среде Cadence, и результатов
исследования разработанного экспериментального кристалла согласованного фильтра.
Личный вклад автора
Все основные результаты диссертационной работы, включая положения, выносимые на защиту, получены лично автором диссертации.
Структура и объем диссертации
