ITEM METADATA RECORD
Title: Fully Reconfigurable Analog Baseband Circuits for Multimode Radios (Herconfigureerbare analoge basisband schakelingen voor multimode radio's)
Other Titles: Fully Reconfigurable Analog Baseband Circuits for Multimode Radios
Authors: Crombez, Pieter
Issue Date: 24-Sep-2009
Abstract: Toekomstige 4G draadloze communicatiesystemen maken het mogelijk om als consument transparant te kunnen genieten van tal van diensten zoals mobi ele telefonie, draadloos internet, multimedia en lokalisatietoepassingen . De nieuw te ontwikkelen toestellen moeten daarom niet alleen voldoen a an klassieke eisen zoals minimaal vermogenverbruik, oppervlakte en kost. Ze zullen ook de communicatie moeten voorzien via meerdere standaarden. Enkel door de integratie van meerdere ontvangers in één enkel toestel w ordt het mogelijk om verschillende modulaties, draaggolffrequenties en b andbreedtes te ontvangen. De meest haalbare oplossing vandaag om aan deze uitdagingen tegemoet te komen, is de Software-Defined-Radio (SDR). SDR functionaliteit vereist h erconfigureerbaarheid van het systeem. Veel belangrijker echter is dat d eze vorm van flexibiliteit kan leiden tot besparingen wat betreft vermog en. Het communicatiekanaal en de vereisten van de toepassing zijn typisc h dynamische gegevens. De SDR maakt het mogelijk om zowel performantie a ls vermogenverbruik aan te passen aan de actuele vereisten zodat deze ni et langer opgelegd worden door het meest pessimistische scenario beschre ven in de standaard. Dit eindwerk focust op het ontwerp en de implementatie van het analoge b asisband gedeelte voor een SDR ontvanger. Een nieuw concept, met nadruk op circuit niveau, om de gevraagde flexibiliteit in te brengen wordt voo rgesteld en toegepast op een filter en analoog-digitaal converter (ADC). Basisband filtering is een hoofdtaak van het analoog front-end. Daarom w ordt een ontwerpstrategie voorgesteld voor Gm-C filters met als doel de ontwerptijd te minimaliseren en de performantie te optimaliseren. De geb ruikte methode houdt reeds rekening met lineariteit, ruis en vermogen op architecturaal niveau zodat deze methode toepasbaar is voor meerdere tr ansconductoren en bijgevolg kan toegepast worden bij filterontwerp voor meerdere standaarden. Een nieuwe schakeltechniek maakt het mogelijk om een grote flexibiliteit te realiseren. Deze techniek laat het onafhankelijk regelen toe van tra nsconductantie en capaciteit en maakt enkel gebruik van intrinsieke gate transistor capaciteit. De CMOS implementatie demonstreert een regelbare bandbreedte over meer dan twee decades startend van 100kHz tot meer dan 20MHz. Dit is een factor 3 meer dan huidige realisaties. Verder zijn oo k kwaliteitsfactor, ruisniveau en lineariteit instelbaar naargelang de g ewenste performantie, steeds evenredig met het vermogenverbruik. Een tweede ontwerp focust op de analoog-digitaal conversie. Digitaliseri ng kan echter gecombineerd worden met kanaalselectie wanneer een Delta-S igma ADC gebruikt wordt. Vooreerst wordt een optimalisatie methode toege licht die performantie maximaliseert voor een minimaal vermogenverbruik. Een feedback topologie maakt het mogelijk om dynamisch bereik en snelhe idsvereisten te splitsen. Verder is het noodzakelijk om voordelen van OT A-RC en Gm-C integratoren te combineren om zo de optimale snelheid-perfo rmantie-vermogen trade-off te realiseren. De energie efficiëntie werd be reikt met een 1bit continue-tijds delta-sigma (CTDS) wat uniek is in het gebied van hogere bandbreedtes. Multimode functionaliteit wordt gerealiseerd door herconfigureerbaarheid te introduceren op zowel systeem als circuit niveau. Om maximale flexib iliteit te implementeren wordt de CTDS volledig ontworpen bestaande uit modulaire eenheden. Zowel de weerstanden, capaciteiten en als de analoge circuits die de kern van de modulator vormen, worden opgebouwd uit scha kelbare eenheidscellen. Deze aanpak heeft het grote voordeel dat het cir cuit altijd werkt in de optimale instelpunten. Een modulator met programmeerbare bandbreedte van 500kHz (Bluetooth) tot 10MHz (WLAN) werd gedemonstreerd. De realisatie bereikt hoge resoluties in combinatie met laag vermogenverbruik dankzij de ingebouwde flexibili teit in de kernbouwblokken wat leidt tot een state-of-the-art performant ie. Dit eindwerk stelt een concept voor om herconfigureerbaarheid in te bren gen op circuitniveau binnen analoge schakelingen. De behaalde resultaten tonen aan dat state-of-the-art performantie realiseerbaar is zonder in te boeten aan vermogenverbruik in vergelijking met klassieke oplossingen . Dankzij die flexibiliteit kunnen performantie en vermogenverbruik uitg ewisseld en aangepast worden aan de actuele vereisten gedefinieerd door gebruikers en omgevingsfactoren waardoor het gemiddelde vermogenverbruik daalt. Hiermee komen SDR implementaties en producten een stap dichterbi j.
ISBN: 978-94-6018-120-7
Publication status: published
KU Leuven publication type: TH
Appears in Collections:ESAT - MICAS, Microelectronics and Sensors
Associated Section of ESAT - INSYS, Integrated Systems

Files in This Item:
File Status SizeFormat
PhD_PieterCrombez_final_crop.pdf Published 5166KbAdobe PDFView/Open Request a copy

These files are only available to some KU Leuven Association staff members

 




All items in Lirias are protected by copyright, with all rights reserved.