关键字 |
| 醒来接收机;低功率,超大规模集成;传感器节点;符号同步;摘要: |
介绍 |
| 无线传感器网络(网络)由非常小功率的无线节点部署在大量监测环境或系统通过测量物理参数如温度、压力、湿度等传感器网络能耗是一个关键问题。这些节点或微粒收集信息和交换主要用户直接或通过基站。传感器节点由传感器、处理器、天线、电池和内存。传感器感知环境中的信息并将其转换的需要[1]。 |
| 答:应用程序的基础是: |
| •传感野火:检测温度的急剧变化或热,传感器节点可以随机森林和人口放置。 |
| •干旱预测:传感器节点部署在一个农业领域或一个种植园检测水平的一些化合物。收集的信息将有助于预测干旱。 |
| •环境监测:传感器网络可以用于可靠,更新环境的监测。一个例子是监测桥梁的健康状况和其他结构。 |
| •安全与监测:这是无线传感器网络的重要应用之一。传感器可以用来改善道路安全的通过提供的警告接近十字路口的汽车。对于识别和跟踪移动实体拍摄或视频传感器都是有用的[2]。 |
| 传感器网络的特征是:大量的节点,节点体积小、密集部署和有限的电力供应。因此,传感器节点的低功耗设计是很重要的。 |
唤醒接收机 |
| 醒来接收器不断监视通道。当邻居节点发送请求唤醒接收机变得活跃。醒来接收机必须有更低的能耗相比主要收发器[3]。低功耗设计单独的模拟块肯定会减少唤醒接收器的功耗,这可以使外差式建筑等传统接收机的使用。然而,主要只能减少射频模块的时候像前端放大器设计为一种超低能耗的比例最高的预算[4]。传感器网络由醒来接收机检测无线交通指向接收器节点。在检测激活它。它提高了网络延迟和能量耗散通过最大化数据收发器的睡眠时间。 |
| 小说高增益、高带宽和低功率包络检波器和低功耗异步自锁电路使用新的符号检测方法和相应的体系结构。 |
文献综述在低功率接收器设计传感器网络 |
| 本地振荡器用于传统的超级外差式接收机,它不是醒来的接收器,如图1所示。功率预算超过本身的功耗整个醒来接收机的本地振荡器。实现简单的环形振荡器的形式使用,本机振荡器工作[5],可以消耗更少的能量在损失频率的高成本。整合发生在大型电路噪声和带宽消耗额外的复杂的基带信号处理。2 ghz的本地振荡器和缓冲。所使用的缓冲区20μw力量消散。的功率耗散10倍小于LC振荡器。混合器,中频放大器和包络检波器电路中使用消耗8μw 22分别μw和2μw权力。它总结了52μw 0.5 v电源。 |
| 醒来的接收机调谐射频架构提出了[3]。它类似于图1,但是删除本地振荡器的使用如图2所示。它使用一个复杂的检测算法。信号强度必须足够高,以克服正向插入的电压。因此,包络检波器使用非线性二极管的输入-输出特性。“总是”唤醒接收机、能耗太高,实现令人印象深刻的敏感性是有用的。在这里,0.5 v电源电压是必须的。前端放大器,PGA,包络检波器接收电路中使用消耗48μW 2.5μW, 1μW和65分别μW权力。 |
| 输入-输出包络检测器使用非线性二极管的特点是简单和使用低功率[6]。基于以下是高频率和低功率包络检波器如图3所示并不是与CMOS工艺兼容。所以,以下是被替换为MOSFET阈值子地区(如图7所示),但明显贫穷为代价的增益和输入带宽。在名义上的偏置电流I1和I2 = 30μa =。I1和I2的偏置电流变化的妙招рA没有测量。最大的部分错误发生,正如所料,在低信号的水平。VI = 50 mV,香料模拟和测量给签证官= 20 mV,而签证官= 18 mV。VI = 500 mV,香料给签证官= 433 mV,测量在500 MHz给签证官= 431 mV。 |
| 当前模式全波整流器[7]如图4所示使用MOSFET的平方律来纠正其输入。积极和消极的不平等的增长著这个电路的基本问题导致高脉动基带信号,从而影响符号的检测过程。实现高增益和高带宽,可以使用当前模式检测器。该电流型全波整流与0.8 CMOS工艺和验证电源single3V和偏置电压为1.5 v。 |
| 在[8],各种位编码和符号同步技术描述了微型计算机体积很小。在启动一些频率分量提取,然后使用高增益放大器时钟提取。输入数据产生近准确的同步时钟。因此,这种类型的同步就是力量饿了。 |
| 在图7中,避免使用外部时钟在编码方案。为了简化,接收机架构用于解调调谐射频架构的通断键控。包络检波器,把输入从LNA、转换显得基带信号。温度和偏差变化的影响是减少使用假包络检波器。行动的逆变阶段缓冲轨到轨水平恢复实现[9]。 |
| 20%的位周期代表符号“0”,80%的位周期代表符号“1”信号载体的存在。孵蛋的我们使用的移位寄存器的每一位周期轨到轨水平下降沿恢复信号。与特定的阈值比较后数据恢复的水平。唤醒信号比特存储在移位寄存器和根据比特值的比较WSN醒来之后,必要的行动。 |
| 解调后有些时期有负缘边界。前沿的位置取决于比特值。时钟-小幅触发移位寄存器使用的输出缓冲区。集成缓冲信号进行采样的数据位移位寄存器中恢复。几个D拖鞋连接组成的主从配置静态transmission-gate锁闭的移位寄存器实现。在[9]过程工作在180纳米CMOS 34μW 1.8 v消耗电力的供应。 |
结论 |
| 大多数的研究者们调查了不同的体系结构为提高接收机的灵敏度和功耗。小说技术组成的包络检波和低功率同步提出了网络唤醒接收器。作为唤醒的会有一种改进的实现接收机在未来,这些比较的优缺点将唤醒接收机的结构,电路拓扑结构和系统水平选择视角。我们未来的工作就是优化性能,权力和延迟醒来的接收器。 |
数据乍一看 |
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- n .普莱彻s Gambini j . Rabaey”,一个65年AµW, 1.9 ghz数字基带射频唤醒接收器的无线传感器节点”,Proc, IEEE定制集成电路设计。(中金公司),第542 - 539页,2007年9月。
- FikreTsigabuGebreyohannes,“设计一个超低的力量唤醒接收机在130纳米CMOS技术”,硕士论文表现在电子系统中,页1 - 8811,2012年6月。
- n·m·普莱彻,s . Gambini j . m . Rabaey”2 ghz 52AµW唤醒接收机使用不确定,与-72 dbm敏感性架构”,globalfoundries挖。科技论文,第633 - 524页,2008年2月。
- r·g·迈耶“低功耗单片射频峰值检波器分析,IEEE j .固态电路30卷,没有。1995年1月1日。IEEE杂志的固态电路,Vol.30,问题1,第67 - 65页,1995年1月. .
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- Sklar,“数字通信原理及应用”,第二版,Prentice Hall, 1 - 1079、2001页。
- Deepak Kumar默赫ArunkumarSalimath AchintyaHalder”,一种超低能耗的符号检测方法及其电路实现接收机在无线传感器节点”一记25日国际会议VLSI设计,274 - 279年,2012页。
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