Spread Spectrum 장치를 구축하기 위한 칩셋. 참조 데이터

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확산 스펙트럼 장치를 구축하기 위한 칩셋입니다. 참고자료

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다양한 외국 기업이 생산하는 광대역 데이터 전송 시스템(Spread Spectrum)은 주로 데이터 전송 방법 및 속도, 변조 유형, 전송 범위, 서비스 기능 등에서 서로 다릅니다. 저자는 응용 분야에 따라 Spread Spectrum용 칩셋을 검토합니다.

사용된 약어

ASK - 펄스 진폭 변조

BPSK - 위상 변조

CDMA - 코드 분할 다중 액세스

DPSK - 차동 펄스 위상 변조

DSP - 디지털 신호 프로세서

DSSS(Direct Sequence Spread Spectrum) - 직접 시퀀스 방식으로 얻은 광대역 신호

FHSS(Frequency Hopping Spread Spectrum) - 주파수 점프 방법(국내 전문 문헌에서는 FRFC라고도 함 - 작동 주파수의 의사 랜덤 튜닝)

FSK(Frequency Shift Keying) - 주파수 편이 키잉

GMSK - 가우스 주파수 변조

MBOK - M-ary 이중 직교 변조

QPSK - 직교 위상 변조

RSSI(Received Signal Strength Indication) - 수신된 신호의 레벨 표시

SOIC,TQFP - 표면 실장 패키지 유형

20개 이상의 회사가 Spread Spectrum 장치용 칩셋(칩셋)의 개발 및 제조에 참여하고 있습니다.

칩셋의 적용 범위는 상당히 넓습니다. 이에 따라 Spread Spectrum 장치는 대략 세 가지 범주로 나눌 수 있습니다.

• 무선 로컬 네트워크 구축을 위한 무선 모뎀;

• 사무실 무선 전화(무선 튜브);

• 원격 측정, 도난 경보 등을 위한 다양한 저속 장치.

CDMA 코드 분할 시스템 및 GPS 위성 위치 확인 시스템이 이 분류에 추가되어야 하지만 요소 기반에 대한 고려는 이 검토의 범위를 벗어납니다.

사용된 미세 회로 세트를 설명할 때 최종 장비 제조업체는 명백한 이유로 장치에 사용된 구성 요소를 광고하지 않기 때문에 저자는 완전한 리뷰인 것처럼 가장하지 않습니다. 일부 칩 제조사의 정보는 인터넷 시대인 지금도 접근하기 어렵다.

무선 모뎀 구축용 칩셋

Stanford Telecom이 개발하고 현재 Z2000이라는 상표명으로 Zilog가 라이센스한 STEL-87200A 칩으로 리뷰를 시작하겠습니다. 이 칩은 직접 시퀀스를 사용하는 프로그래밍 가능한 확산 스펙트럼 트랜시버입니다. Z87200은 광범위한 데이터 속도 및 확산 스펙트럼 매개변수에 대해 비트당 2~64칩의 노이즈 유사 코드 길이를 지원합니다. 최대 송수신기 속도는 2Mbps입니다.

Z87200은 두 가지 버전(25MHz 및 40MHz)으로 제공되며 전송된 데이터를 인코딩 및 배포하고 수신 및 디코딩하는 데 필요한 모든 디지털 처리를 수행합니다. 이 송수신기는 차동 코딩된 BPSK 및 QPSK 변조를 변조로 사용하며, 수신기 섹션은 차동 코딩된 pi/4 QPSK와 함께 작동할 수 있습니다.

Z87200은 일부 Aironet 무선 통신 모뎀에서 사용됩니다. 또한 Zilog는 Z87200과 호환되는 RF 섹션을 생산하는 Utilicom Inc.와 파트너 관계를 맺었습니다. 러시아에서 Z87200의 가격은 약 $25입니다.

FHSS 기술 키트는 Mitel에서 제공합니다. 키트 이데올로기 개발의 시작과 첫 번째 샘플은 Mitel이 이후에 인수한 GEC Plessey Semiconductors의 성과에 속합니다. Mitel은 프로젝트의 추가 개발을 독립적으로 수행했습니다. 새로운 칩 세트는 세 가지 장치로 구성됩니다.

• WL102B - 소음과 유사한 컨트롤러;

• WL600C - RF 칩;

• WL800 - 주파수 합성기.

이 칩은 GEC Plessey Semiconductors의 DE6000 제품군의 6038세대에 속하며 집합적으로 DE25이라고 합니다. 전체 세트는 현재 $1000 미만으로 제공됩니다. (XNUMX개 분량).

이 키트를 자세히 살펴보겠습니다.

WL102B - CMOS 내부 8051 아키텍처와 외부 플래시 메모리를 갖춘 ShPS 마이크로컨트롤러는 PCMCIA 인터페이스의 정보 기호를 주파수 점핑 신호로 변환하는 전체 절차를 수행합니다. 최대 정보 속도는 2Mbit/s입니다.

WL600C는 2,4-2,5V에서 작동하는 2,7-3,6GHz RF 트랜시버입니다. 여기에는 저잡음 증폭기, 원치 않는 스펙트럼 구성 요소 필터링이 있는 믹서, IF 제한기 증폭기, 직교 복조기, 제어 회로가 있는 증폭기 전원, RSSI 회로가 포함됩니다. 수신기에서. XNUMX레벨 FSK 변조가 사용됩니다.

WL800은 2,7~3,6V에서 작동하고 최대 주파수는 2,5GHz이고 클래식 3선 버스를 통해 프로그래밍할 수 있는 저전력 주파수 합성기입니다. 기능에는 내장된 스퓨리어스 변조 억제 회로가 포함됩니다.

Harris Semiconductor에서는 PRISMTM이라는 상품명을 가진 더 빠른 확산 스펙트럼 키트를 제공합니다. 키트는 HFA3860 광대역 프로세서, HFA3724 직교 변조기-복조기, HFA3524 이중 주파수 합성기, HFA3624 수신기 및 송신기 믹서 장치, HFA3424 저잡음 증폭기, HFA3925용 최종 전력 증폭기가 있는 안테나 스위치로 구성됩니다. 송신기. 이 키트는 Harris Semiconductor가 프로젝트의 두 부분, 즉 프로세서와 무선 주파수를 모두 제공한다는 점에서 흥미롭습니다. 그건 그렇고, 회사는 다양한 무선 주파수 미세 회로를 생산하므로 응용 분야에 따라 가장 최적의 솔루션을 선택할 수 있습니다.

HFA3860 DSSS 지원 광대역 프로세서에는 11Mbps의 전이중 및 반이중 작동에 필요한 모든 기능이 포함되어 있습니다. NPS 프로세서에는 아날로그 I 및 Q 입력을 위한 XNUMX개의 ADC /약어 확장/이 포함되어 있습니다. 사용되는 변조 유형은 MBOK뿐만 아니라 차동 BPSK, QPSK입니다. 프로세서의 특별한 기능은 입력 신호 레벨(RSSI 회로를 통해)을 모니터링하는 기능으로, 이를 통해 유용한 신호의 존재를 보다 정확하게 확인하고 충돌을 방지하여 네트워크 전체의 성능을 향상시킬 수 있습니다.

프로세서는 48핀 TQFP 패키지로 제공되며 -45 ~ +850C의 온도 범위에서 작동할 수 있습니다.

세트의 나머지 미세 회로는 고전적으로 구축되어 자세한 설명이 필요하지 않습니다.

사무실 무선 전화기 구축용 키트

Zilog는 Spread Spectrum 무선 전화용 마이크로 회로 두 개를 제공합니다. Z87000 - 컨트롤러, Z87010 - 오디오 인코더/디코더. Z87000은 900MHz 무선 전화기용으로 특별히 설계된 주파수 호핑 송수신기/컨트롤러입니다. Z87000에는 16비트 디지털 신호 프로세서(DSP)와 RF 섹션을 제어하는 컨트롤러가 포함되어 있습니다. 이 트랜시버는 FSK 변조 및 시분할 수신-전송 모드를 사용합니다.

트랜시버는 -20 ~ +700C의 온도 범위에서 사용하도록 설계된 두 가지 버전으로 생산됩니다.

• Z87000 - 공급 전압 5V;

• Z87L00 - 공급 전압이 3V인 경우.

Z87010은 음성을 디지털 신호로 인코딩한 다음 Z16 프로세서로 전송하고 Z87000에서 오는 디지털 신호를 변환하도록 설계된 87000비트 DSP입니다.

완성된 무선 전화는 웨어러블 핸드셋과 기지국 모두에서 이미 위에서 설명한 Z87000 및 Z87010과 900MHz RF 섹션의 세 부분으로 구성되어야 합니다. 후자는 단일 칩 AD6190 트랜시버 형태로 Zilog와 Analog Devices 간의 긴밀한 협력의 결과로 나타났습니다. 여기에는 필요한 모든 구성 요소가 포함되어 있습니다.

- 저잡음 증폭기;

- 수신기 믹서;

- 송신기 믹서;

- 송신기 전력 전치 증폭기;

- VCO;

- 주파수 분배기;

- RSSI 회로가 있는 제한 증폭기;

- 전압 조정기.

AD6190 트랜시버는 Zilog 키트와 인터페이스하도록 특별히 설계되었지만 무선 전화 또는 Spread Spectrum 라디오의 RF 섹션으로 독립적으로 작동할 수도 있습니다.

900MHz 대역에서 무선 전화기를 구축하기 위한 유사한 키트가 1998년 AMD에 의해 제안되었습니다. AMD는 최종 장비 고객의 요구 사항을 고려하여 최소한의 칩셋으로 설계 유연성이 뛰어난 키트를 개발했습니다. 이 키트는 DSSS Am79C440 확산 스펙트럼 트랜시버와 Am79RF440 RF 트랜시버로 구성됩니다.

Am79C440 컨트롤러는 전화 프로토콜을 지원하고 데이터 포맷, 사운드 처리 및 RF 트랜시버 제어를 수행하는 첨단 마이크로 회로입니다. 핵심은 8 제품군과 호환되는 8051비트 마이크로컨트롤러이며, 또한 컨트롤러에는 최신 장비에 매우 친숙한 여러 서비스 기능(배터리 부족 표시, 저전력 소비 모드로 전환하는 기능 등)이 있습니다. .

Am79RF440은 GMSK(가우스 주파수 변조)를 변조로 사용하여 902-928MHz 범위의 신호를 수신하고 전송하는 데 필요한 모든 기능을 결합합니다.

키트의 연속 생산은 1998년 79월로 예정되어 있습니다. Am440C79 및 Am440RF100(5,95만 개)의 가격은 3,95달러와 XNUMX달러입니다. 각기.

원격 측정, 도난 경보용 저속 장치

마이크론 커뮤니케이션즈 원격 액세스 시스템용으로 설계된 MSEM256X105G 칩을 제공합니다. 이 칩은 20핀 SOIC 패키지에 들어 있으며 DSSS 기술을 기반으로 하는 완전한 트랜시버입니다.

작동 원리는 흥미롭습니다. 송신기 신호는 2,44175GHz(펄스 진폭 변조 - ASK 사용)의 주파수에서 방출되고 수신기 입력은 차동 펄스 위상에 의해 변조된 596,1kHz의 두 번째 반송파 주파수에서 신호를 수신합니다. 변조(DPSK). 코드 길이는 변경되지 않으며 31칩입니다. 공급 전압이 3V 또는 5V인 경우 평균 전류 소비는 5mA에 불과합니다. 이러한 트랜시버의 범위는 15피트로 작으며 수신 장치의 감도는 17dBm이며 송신기 전력은 지정되지 않습니다. 최대 정보 속도는 189,3kbit/s입니다.

이 장치는 예를 들어 차량이 검문소를 통과할 때 움직이는 물체를 식별하기 위해 특별히 설계되었습니다. 제조업체는 초소형 회로와 함께 기지국, 마이크로 안테나 및 자체 물리적 상호 작용 프로토콜인 MicroStamp EngineTM을 제공하며 별도 시스템의 최소 4억 사용자 단위를 보장합니다.

분산 스펙트럼의 또 다른 방법인 주파수 호핑(Frequency Hopping)은 노르웨이 회사인 Gran Jansen AS의 초소형 회로를 기반으로 합니다. GJRF400 칩은 또한 데이터 기호의 모든 디지털 처리를 수행하여 이를 잡음 유사 신호로 변환한 다음 300-500MHz 범위의 RF 신호로 변환하는 완전한 트랜시버입니다. 사용되는 변조 유형은 FSK입니다.

마이크로 회로는 5mW의 송신기 출력 전력, 110dBm의 수신기 감도, 19bps의 최대 정보 속도, 200V의 공급 전압에서 전류 소비는 약 3mA입니다. 40핀 TQFP 패키지로 생산되며 -44 ~ + 40C의 온도 범위에서 작동할 수 있습니다. GJRF850의 가격은 약 400달러입니다. (13개 기준).

초소형 회로는 무선 로컬 네트워크, 원격 액세스 장치, 경보 및 보안 시스템에 적용할 수 있습니다.

결론

상기 외에도 Spread Spectrum 기술용 칩은 Alfa Inc., The American Microsystems Inc., Atmel, Axxon, Cylink, Diablo Research Corporation, Digital Ocean, FreeWave Technologies, Intellon, Motorola, OKI Semiconductor에서 생산합니다. , Proxim, Pulse Engineering, Rockwell WCD, Lucent Technologies, Texas Instruments, Mitsubishi, Samsung, Sony 및 기타.

무선 주파수 부품용 초소형 회로를 생산하는 회사 중 가장 유명한 회사는 Hewlett Packard, Motorola, Philips, RF Micro Devices, TriQuint Semiconductor 등이 있습니다.

이러한 미세 회로 제조업체의 추세는 단일 칩에 복합 부품을 더 많이 통합하는 방향이라는 점에 유의해야 합니다. 그러나 지금까지 현대 기술은 제한된 기능 집합, 저속 등을 가진 가장 단순한 시스템만 단일 칩에 결합할 수 있게 했습니다. 문제는 디지털 처리 중에 발생하는 신호의 고조파 성분이 종종 오늘날의 스펙트럼 주파수 요구 사항에 충분한 문제가 있는 무선 주파수 부분과 잘 어울리지 않는다는 사실로 인해 복잡합니다. 그러나 가까운 장래에 칩 세트가 아니라 현대 표준에서 요구하는 속도로 설명된 기능을 수행하는 개별 미세 회로의 출현을 기대해야 합니다.

문학

Sudovtsev V.A., Sudovtsev A.V. 통신 용어. - M.: 라디오 및 통신, 1994.
Feher K. FQPSK 트랜시버는 무선 및 원격 측정 시스템의 스펙트럼 효율성을 두 배로 높입니다. 전자레인지&무선 적용. 1998년 XNUMX월
Sklar B. 디지털 통신 시스템 정의, 설계 및 평가 // IEEE Communications Magazine. 1993월 92. R. 101-XNUMX.
무선 데이터북, Zilog, 4년 96분기, DB96WRL0101.

저자: Malygin Ivan Vladimirovich; 발행: library.espec.ws

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