Máy thu tín hiệu điều chế CMS-OOK công suất thấp trên công nghệ SOTB 65nm ứng dụng cho mạng cảm biến không dây

Bài viết trình bày việc đề xuất một cấu trúc máy thu để thu tín hiệu điều chế CMS-OOK với công suất tiêu thụ thấp và khả năng chống nhiễu được cải thiện. Máy thu được thực hiện trên công nghệ CMOS SOTB 65nm của Renesas.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Máy thu tín hiệu điều chế CMS-OOK công suất thấp trên công nghệ SOTB 65nm ứng dụng cho mạng cảm biến không dây Hội nghị Quốc gia lần thứ 23 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2020) Máy Thu Tín Hiệu Điều Chế CMS-OOK Công Suất Thấp Trên Công Nghệ SOTB 65nm Ứng Dụng Cho Mạng Cảm Biến Không Dây Nguyễn Văn Trung, Nguyễn Thuỳ Linh, Kiều Khắc Phương, và Nguyễn Huy Hoàng Khoa Vô Tuyến Điện Tử, Học Viện Kỹ Thuật Quân Sự 236 Hoàng Quốc Việt, Bắc Từ Liêm, Hà Nội Email: trungcs2@lqdtu.edu.vn Abstract — Hiện nay, mạng cảm biến không dây nên vô dụng nếu các nguồn năng lượng này bị cạn kiệt (MCBKD) đã và đang thu hút được nhiều sự quan tâm và sẽ chỉ trở lại khi vấn đề nguồn cung cấp được giải của các nhà khoa học bởi những tiềm năng ứng dụng to quyết. Để kéo dài thời gian hoạt động của các NCB sử lớn của nó trong hầu hết các lĩnh vực đời sống. Để duy trì dụng nguồn năng lượng hạn chế, một trong các giải thời gian hoạt động lâu dài với nguồn cung cấp năng lượng hạn chế, các nốt cảm biến (NCB) được yêu cầu có pháp trực tiếp nhất là cắt giảm công suất tiêu thụ của công suất tiêu thụ thấp. Sơ đồ điều chế CMS-OOK đã phần thiết bị thu phát tín hiệu vô tuyến của các NCB được đề xuất với các ưu điểm về hiệu quả sử dụng năng kết hợp với chế độ làm việc hợp lý [2]. Để giải quyết lượng, nâng cao khả năng chống nhiễu cho hệ thống thu vấn đề này, nhóm tác giả trong [3] đã đề xuất sơ đồ phát vô tuyến. Máy phát CMS-OOK được thực hiện trên điều chế mã đồng bộ OOK (Code-Modulated công nghệ CMOS SOTB 65nm đã cho thấy sự hiệu quả Synchronized On-Off Keying - CMS-OOK) kết hợp về mặt năng lượng sử dụng cũng như cho phép sử dụng với kỹ thuật điều tần nhờ điều khiển điện áp cực thân các bộ khuếch đại công suất với độ tuyến tính không cao. của thiết bị SOTB CMOS. Kết quả mô phỏng và đo Trong bài báo này, chúng tôi đề xuất một cấu trúc máy đạc thực nghiệm cho thấy, máy phát (Transmitter - TX) thu để thu tín hiệu điều chế CMS-OOK với công suất tiêu thụ thấp và khả năng chống nhiễu được cải thiện. tín hiệu CMS-OOK được đề xuất tiêu thụ công suất rất Máy thu được thực hiện trên công nghệ CMOS SOTB thấp so với các máy phát sử dụng dạng điều chế khác. 65nm của Renesas. Kết quả mô phỏng cho thấy, máy thu Tính ưu việt của sơ đồ điều chế CMS-OOK không chỉ hoạt động ở dải tần 2.4GHz, tốc độ dữ liệu 1kbps đạt độ thể hiện ở phía TX, các ưu điểm của nó còn được thể nhạy -76dBm, tiêu thụ công suất 38.8uW với điện áp hiện ở phía máy thu (Receiver - RX). Trong bài báo nguồn cung cấp 1V cho phần mạch tương tự và 0.5V cho này, cấu trúc RX dùng để thu tín hiệu CMS-OOK được phần mạch số. Bên cạnh đó, việc sử dụng bộ tương quan đề xuất. Thiết kế RX được thực hiện trên công nghệ số giúp nâng cao khả năng chống nhiễu của hệ thống thu CMOS SOTB 65nm của Renesas. Kết quả mô phỏng phát sử dụng điều chế CMS-OOK. cho thấy, RX hoạt động tốt với công suất tiêu thụ thấp, Keywords - Mạng cảm biến không dây, Nốt cảm biến, 38.8uW, với độ nhạy khá tốt -76dBm ở tốc độ dữ liệu Máy thu, Công suất thấp, CMS-OOK, SOTB CMOS 65nm. 1kbps. Bên cạnh đó, sơ đồ điều chế CMS-OOK sử dụng mã giả ngẫu nhiên (Pseudo Noise - PN) để trải phổ tín hiệu giúp nâng cao khả năng chống nhiếu của I. GIỚI THIỆU RX so với các hệ thống sử dụng điều chế OOK truyền Các mạng cảm biến không dây (MCBKD) ngày càng thống và S-OOK trong bài báo [3]. trở nên phổ biến trong hầu hết mọi mặt của cuộc sống Phần còn lại của bài báo được tổ chức như sau: bởi những tiềm năng to lớn của nó. Các ứng dụng của Phần II giới thiệu cấu trúc và nguyên lý làm việc của MCBKD trải khắp trên nhiều lĩnh vực như giám sát máy thu CMS-OOK được đề xuất. Sau đó, các kết quả môi trường, nhà thông minh, đô thị thông minh, các mô phỏng của RX đó trên công nghệ CMOS SOTB ứng dụng y tế, an ninh – quốc phòng,… Mỗi MCBKD được trình bày, so sánh và thảo luận ở phần III. Cuối thường bao gồm hàng trăm, thậm chí hàng nghìn nốt cùng, các kết luận được đưa ra trong phần IV. cảm biến (NCB) phân bố trong không gian với khả năng cảm nhận, tự xử lý một phần dữ liệu và kết nối II. CẤU TRÚC MÁY THU ĐƯỢC ĐỀ XUẤT với các NCB khác hoặc với gateway [1]. Điều đáng 1. Sơ đồ khối và nguyên lý làm việc chú ý là, phần lớn năng lượng tiêu thụ của một NCB là Trước khi giới thiệu cấu trúc máy thu CMS-OOK được ở quá trình thu nhận tín hiệu qua phần máy thu phát vô đề xuất, chúng ta quan sát lại sơ đồ khối và giản đồ tín tuyến. Năng lượng cung cấp cho NCB hầu hết được hiệu làm việc của máy phát CMS-OOK đã được công cung cấp từ các nguồn năng lượng hạn chế như pin bố trong nghiên cứu [4] như biểu diễn ở hình 1 dưới hoặc các bộ thu thập năng lượng. Do đó, NCB sẽ trở đây. ISBN: 978-604-80-5076-4 168 Hội nghị Quốc gia lần thứ 23 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2020) SDATA sẽ được khôi phục (RA TƯƠNG QUAN). ...