A 0,58 mm2 CMOS Reconfigurable Sigma Delta ADC for Mobile WiMAX Receiver

Un CMOS 0,58 mm2 reconfigurable sigma delta CAD para receptor móvil WiMAX

Objetivo: en este trabajo se presenta el diseño de un convertidor analógico a digital reconfigurable Sigma Delta (ΣΔ CAD) de cuarto orden para anchos de banda de canal de 5MHz, 7MHz o 10MHz. Materiales y métodos: nuestra técnica de diseño tiene como objetivo mantener la misma arquitectura de CAD en respuesta a los aspectos multibanda y multimodo del estándar móvil WiMAX. Para este fin, establecemos cada frecuencia de muestreo correspondiente a cada ancho de banda del canal, para que se mantenga el mismo valor OSR para las diferentes anchuras de banda del canal. Además, utilizamos el método de colocación de polos para calcular los coeficientes de filtro optimizados de Continuous-Time Sigma-Delta (CT ΣΔ) CAD. Resultados y discusión: El ancho de banda de canal de 5MHz, 7MHz y 10MHz alcanzó valores de SNR de pico de 72,89dB, 67,26dB y 66,47dB respectivamente, y un rango dinámico de 73,5dB, 69,47dB y 66,5dB, respectivamente, con solo 28mW, 28,2mW y 28,6mW consumo de energía respectivamente. Conclusiones: Se logró el diseño y la implementación del ADC reconfigurable propuesto para su uso en el estándar móvil WiMAX. Además, los resultados obtenidos son satisfactorios y están de acuerdo con las expectativas teóricas.

INTRODUCCIÓN

WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) encarna la familia de normas IEEE 802.16 que proporcionan acceso inalámbrico de banda ancha. Con la enmienda de movilidad IEEE 802.16e-2005, WiMAX promete dar respuesta a la creciente demanda de datos inalámbricos de alta velocidad en redes de cuarta generación (4G) [1], [2]. Además, las redes inalámbricas móviles de banda ancha, como WiMAX móvil, han sido diseñadas para soportar varias características, entre ellas la calidad de servicio o los mecanismos de protección de datos mejorados, con el fin de proporcionar un verdadero acceso a las aplicaciones multimedia en tiempo real [3]. Además, WiMAX móvil utiliza una nueva tecnología de acceso radioeléctrico de capa física denominada Acceso Múltiple por División de Frecuencia Ortogonal (OFDMA). (OFDMA) como técnica de multiplexación en el enlace ascendente y descendente [4].

Con el desarrollo de los sistemas de comunicación inalámbricos, ha aumentado la demanda de ADCs de bajo coste y bajo consumo. Los ADC de tipo ΣΔ son ideales para este tipo de aplicaciones. De hecho, aunque los ADCs de sobremuestreo han demostrado ser útiles en aplicaciones de alta resolución y amplia frecuencia, los ADCs de Nyquist son más competitivos para estas aplicaciones [5]. Además, la señal de entrada al ADC de ΣΔ está sobremuestreada a una frecuencia mucho mayor que la tasa de Nyquist. "Esto significa que el ancho de banda efectivo de la señal constituye una porción insignificante de toda la banda. Las técnicas de conformación del ruido se utilizan para reducir el espectro de potencia del ruido en el ancho de banda efectivo de la señal."