Por favor, use este identificador para citar o enlazar este ítem: https://hdl.handle.net/20.500.12104/80022
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dc.contributor.advisorBecerra Álvarez, Edwin Christian
dc.contributor.advisorRaygoza Panduro, Juan José
dc.contributor.authorPlascencia Jauregui, Francisco Javier
dc.date.accessioned2019-12-24T02:33:30Z-
dc.date.available2019-12-24T02:33:30Z-
dc.date.issued2014-08-01
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.12104/80022-
dc.identifier.urihttps://wdg.biblio.udg.mx
dc.description.abstractLas redes inalámbricas forman parte de nuestro diario vivir, permitiendo el envío y recepción de datos en un mundo cada vez más interconectado [1]. Dentro de las comunicaciones electrónicas, los sistemas que se encargan de realizar estas tareas son los transceptores [2]. Para ello, estas actividades se realizan de forma analógica en la etapa de radiofrecuencia, mientras que en la de procesamiento digital se realizan a nivel de bits [3]. Por otro lado, estas comunicaciones se llevan a cabo apegándose a los estándares y protocolos internacionales vigentes [4,5]. Debido a lo anterior, en esta tesis se propone una arquitectura para la etapa digital de un transceptor de conversión directa, de acuerdo a los lineamientos indicados por el estándar IEEE 802.15.4 y el protocolo Zigbee, que buscan reducir el consumo de energía de los dispositivos desarrollados bajo sus lineamientos. Dicha arquitectura se compone de una etapa de recepción, integrada por los bloques: demodulador OQPSK y sincronizador de chips. Mientras que la de transmisión incluye a los elementos: bit a símbolo, símbolo a chip, modulador OQPSK y generador de pulsos. Por último, en la sub-capa MAC se encuentra el verificador CRC y el generador de relojes. En seguida, todos los bloques que conforman la arquitectura fueron descritos en lenguaje HDL y puestos a puestos a prueba para comprobar su correcto funcionamiento, obteniéndose las simulaciones y layouts correspondientes. Es importante señalar, que para la síntesis y simulación de los bloques se utiliza la plataforma Alliance [6], aplicando una tecnología de 130 nanómetros.
dc.description.tableofcontents1 Introducción 1 1.1 Antecedentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.2 Planteamiento del Problema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.3 Justificación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.4 Objetivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.4.1 Objetivo General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.4.2 Objetivos Particulares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.5 Hipótesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.6 Metodología . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.7 Organización de la Tesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2 Conceptos sobre Comunicaciones Electrónicas 9 2.1 Comunicaciones Electrónicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2.2 Detección de Errores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 2.3 Modulación Digital . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2.3.1 Modulación QPSK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 2.3.2 Modulación OQPSK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 2.4 Tasa de Transferencia en el Estándar IEEE 802.15.4 . . . . . . . 17 2.5 Tecnología CMOS de 130 nm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2.6 Ventajas y Desventajas de las Señales Digitales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 2.7 Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 3 Descripción de la Arquitectura Propuesta de la Etapa Digital 23 3.1 Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 3.2 Etapa de Recepción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 3.2.1 Demodulador OQPSK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 3.2.2 Sincronizador de Chips . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 3.2.3 Receptor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 3.3 Etapa de Transmisión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 3.3.1 Bit a Símbolo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 3.3.2 Símbolo a Chip . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 3.3.3 Modulador OQPSK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 3.3.4 Generador de Pulsos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 VII Índice de Contenidos VIII 3.3.5 Transmisor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 3.4 Sub-capa MAC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 3.4.1 Generador de Relojes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 3.4.2 CRC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 3.5 Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 4 Resultados de Simulación Eléctrica 67 4.1 Etapa de Recepción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 4.1.1 Demodulador OQPSK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 4.1.2 Sincronizador de Chips . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 4.1.3 Receptor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 4.2 Etapa de transmisión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 4.2.1 Bit a Símbolo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 4.2.2 Símbolo a Chip . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 4.2.3 Modulador OQPSK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 4.2.4 Generador de Pulsos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 4.2.5 Transmisor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 4.2.6 Pruebas de Transmisión-Recepción . . . . . . . . . . . . . 83 4.3 Sub-Capa MAC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 4.3.1 Generador de Relojes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 4.3.2 CRC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 4.4 Comparativa con el Estado del Arte . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 4.5 Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 5 Conclusiones y trabajo a futuro 95 5.1 Conclusiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 5.2 Trabajo a futuro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 Referencias 99 Apéndices 103 A Estándar IEEE 802.15.4 y Protocolo Zigbee 105 A.1 Estándar IEEE 802.15.4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 A.1.1 Capa PHY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 A.1.2 Sub-capa MAC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 A.1.3 Trama de Datos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 A.1.4 Trama de Reconocimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 A.1.5 Trama de Comandos MAC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 A.1.6 Trama de Guía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 A.2 Protocolo ZigBee . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 B Tecnología CMOS de 130 nanómetros 113 B.1 Metodología de celdas estándar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113 Índice de Contenidos IX C Herramientas Alliance 119 C.1 Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 C.2 Herramientas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 C.3 Makefile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127 D Código HDL 135 D.1 Etapa de Recepción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135 D.1.1 Demodulador OQPSK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135 D.1.2 Sincronizador de Chips . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137 D.1.3 Receptor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143 D.2 Etapa de Transmisión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145 D.2.1 Bit a Símbolo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145 D.2.2 Símbolo a Chip . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146 D.2.3 Modulador OQPSK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153 D.2.4 Generador de Pulsos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155 D.2.5 Transmisor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163 D.3 Generador de Relojes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166 D.4 CRC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167 E Publicaciones 169
dc.formatapplication/PDF
dc.language.isospa
dc.publisherBiblioteca Digital wdg.biblio
dc.publisherUniversidad de Guadalajara
dc.rights.urihttps://www.riudg.udg.mx/info/politicas.jsp
dc.subjectRedes
dc.subjectTransceptor
dc.subjectRadiofrecuencia
dc.subjectZigbee
dc.titleMetodología de Diseño de la Etapa Digital de un Transceptor de Conversión Directa
dc.typeTesis de Maestria
dc.rights.holderUniversidad de Guadalajara
dc.rights.holderPlascencia Jauregui, Francisco Javier
dc.coverageGUADALAJARA, JALISCO
dc.type.conacytmasterThesis-
dc.degree.nameMAESTRIA EN CIENCIAS EN INGENIERIA ELECTRONICA Y COMPUTACION-
dc.degree.departmentCUCEI-
dc.degree.grantorUniversidad de Guadalajara-
dc.degree.creatorMAESTRO EN CIENCIAS EN INGENIERIA ELECTRONICA Y COMPUTACION-
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