FM0/曼彻斯特编码在DSRC中的应用外文翻译资料

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FM0/曼彻斯特编码在DSRC中的应用

M. Abinaya #1, T. Suganya Thevi #2

1 PG Student, PSNA College of Engineering and Technology, Dindigul, India

2 Assistant Professor, PSNA College of Engineering and Technology, Dindigul, India.

摘要：专用短程通信是专门为汽车和相应的协议与标准使用的单向或者双向短距离到中距离的无线通信技术。专用短程通信是一种推进智能交通系统进入我们日常生活的新兴技术。DSRC标准采用FM0和曼彻斯特规范，达到直流平衡，提高信号可靠性。在电路中相似型逻辑简化(溶胶)技术在FM0编码和曼彻斯特编码中都有集成。在本文中，命名为供应电压缩放和功率门控技术的低功耗技术在降低整体功耗和FM0曼彻斯特编码电路中被建议使用。通过使这些技术，对使用SOLS的FM0 /曼彻斯特编码的功耗将会降低。编码可以完全支持美国、欧洲和日本DSRC标准。

关键词：DSRC系统，SOLS技术，供应电压缩放，功率门技术。

1.介绍

基于通信的主动安全应用软件利用车辆与车辆(V2V)和车辆到基础设施(V2I)短程无线通信，以检测潜在的危害车辆的路径，即使那些司机没有看到。这个连接的车辆能在降低潜在的成本中提供强烈的意识，并提供额外的功能一些车辆的自主式传感器系统。基于通信的传感器系统可能是一种使所有车辆具有危险探测能力的低成本方式，但需要车辆和基础设施配备了可互操作的通信能力。在为了实现可靠数据传输的目的，我们需要选择最合适的通讯技术。从环探测器到微波，红外或激光，有许多车辆之间的通信技术和道路。其中专用短距离通信(DSRC)推动新兴技术智能交通进入我们的日常生活。

专用短距离通信[ 1 ]是一个用于单向或双向的中距离通讯的协议，特别是对智能交通系统。专用短程通信是一个应用于下一代基于车辆安全应用的关键。DSRC可以简要分为两类：车辆到车辆以及汽车到路边。在汽车上，汽车DSRC为汽车安全问题和公共信息公告[ 2 ]实现消息的发送和广播。汽车到路边的重点在于智能运输服务，如电子收费收藏(等)。根据通信类型，DSRC是分为两种类型：被动DSRC(应答器)和有源DSRC(收发)。被动DSRC系统已在欧洲应用。这个系统有一个100 kbps的数据传输速率和10 m-communications的覆盖范围。这限制了小区的覆盖范围和服务扩展。因此，只能提供有限的服务，如电子收费，停车管理系统等等.

2.相关作品

文献[ 4 ]提出了曼彻斯特编码器对光通信的超大规模集成电路结构。本设计采用CMOS逆变器和逆变器的门控开关构建曼彻斯特编码器。它由0.35mu;m实现CMOS技术，其工作频率为1 GHz。文献[ 5 ]通过NMOS器件进一步取代文献[ 4 ]中的交换结构。它是在90纳米CMOS工艺，最大工作频率为5GHz。文献[ 6 ]为射频识别技术(RFID)开发一个几乎完全用曼彻斯特和米勒无线的编码应用的高速超大规模集成电路结构。本设计实现了0.35mu;mu;m CMOS技术和最大工作频率为200MHz。文献[ 7 ]还提出了曼彻斯特编码超高频(UHF)RFID标签结构模拟器。这个硬件架构是从有限状态机(FSM)曼彻斯特编码，并实现现场可编程门阵列(FPGA)原型系统。最大工作频率设计约256MHz。类似的设计方法在为UHF RFID标签模拟器[ 8 ]的单独构建FM0和米勒编码器中得到进一步的应用。其最大工作频率约为192MHz。此外，文献[ 9 ]结合了频移键控调制(FSK)和在硬件实现曼彻斯特解码器解调。

3.使用低能耗的FM0/曼彻斯特编码

DSRC系统在现代汽车领域扮演着重要的角色。DSRC标准已经在不同的国家，如美国，欧洲，日本建立了一些组织。调制方法包括振幅移位键控，相移键控，正交性频分复用。一般情况下，波形传输的信号，预计有零均值的鲁棒性问题，这也被称为直流平衡。这个发射信号由任意二元序列组成难以获得直流平衡。DSRC协议是专门应用于智能交通领域的一种短距离无线通信协议，协议分为三层，物理层、数据链路层、应用层，基于5.8GHz频段。它是车辆与路边设备进行单向或双向交互式通信的标准，将车辆和道路有机地连接起来。从而，交通控制中心可以通过与行驶车辆的数据通信实现对车辆的智能管理，同时车辆还能够

接入交通信息网，使用信息网中的资源。

相邻层对象间的交互是基于服务的。一个服务代表一个服务提供者(service provider)所提供的能力，它能被一个或多个服务用户(service user)所使用。一个(N)服务提供者是一个对象，它代表第N层中与完成所提供的(N)服务所需要的所有有关的服务对象。(N)服务用户是第(N 1)层的服务对象，它们使用(N)服务达到协同操作的目的。用户和提供者彼此感觉对方为一个黑匣子，隐蔽了它们可能的结构，因此简化了一个服务的抽象定义。

A：FM0和曼彻斯特编码的硬件结构

FM0和曼彻斯特编码器的硬件结构如图1所示。图像顶部是FM0编码器的硬件结构，底部是曼彻斯特编码器的硬件结构。通过[13]，曼彻斯特编码器(1)就像一个对X和CLK的异或操作那么简单。

Xoplus;CLK (1)

然而，的FM0编码不仅取决于X而且在FM0编码以前的状态。

图1.FM0和曼彻斯特编码器的硬件结构图

MUX-1是通过时钟信号的选择来转换A(t)和B(t)。A(t)和B(t)通过(2)和(3)实现。最后哪种方式的编码被采用依靠MUX-2的选择，方式0是FM0编码，方式1是曼彻斯特编码。

A(t)=B(t-1) (2)

B(t)=Xoplus;B(t-1) (3)

同(T)和B(T)，FM0编码的布尔函数记为(4)

CLKA(t) CLKB(t) (4)

B：相似性为导向的逻辑化简(溶胶)

SOLS技术可被归纳为两个部分：1.面积紧凑的重定时；2.平衡逻辑操作的共享。每个部分被单独的介绍如下：1.面积紧凑的重定时，图1中的FM0逻辑图如图2所示。A(t)的逻辑和B(t)的逻辑由布尔函数派生一个A(t)和B(t)，在这里X是一个简洁的表示。对FM0，每个状态的状态代码存储在DFFA和DFFB。根据(2)和(3)，过渡状态代码只取决于B(t-1),而不是一个A(t-1)或者B(t-1)。因此，FM0编码只需要一个单一的1位触发器存储B(t-1)。如果DFFA直接删除，在A(t)和B(t)之间的非同步会造成FM0编码逻辑错误。为了避免这种逻辑错误，假定DFFB是正边沿触发DFFB就在MUX-1后重置，如图3所示。

图2.没有面积紧凑的重定时的FM0编码图

图3.有面积紧凑重定时的FM0编码图

在每个周期，FM0编码，包括A和B，是分别由A(t)和B(t)逻辑产生。FM0码是通过MUX-1由时钟信号控制在A(t)和B(t)间转换。图2，对DFFB Q是直接从B(t)的逻辑中更新并且有1个周期的延迟。图3中，当CLK为逻辑0，的B(t)是通过MUXminus;1变为DFFB的D。2.逻辑运算共享的平衡，曼彻斯特编码能够从X与始终信号异或导出。只能够通过如图4(a)所示的多路复用器实现。它就像FM0编码的布尔函数。通过与(4)和曼彻斯特的推导编码的比较，FM0和曼彻斯特的逻辑有一个共同的多路复用器像时钟信号选择逻辑。如图4(b)所示，逻辑运算分享的平衡的概念是将X分别整合成一个A(t)或者B(t)。如图5所示的A(t)/X的逻辑。A(t)可以从B(t-1)的反向器导出，X可通过B(t-1)的反向器获得。A(t)/t的逻辑能够共享相同的反向器，然后在转换B(t-1)的X的操作数前多路复用器被代替。

图4.(a)曼彻斯特编码的多路复用器图

(b)结合曼彻斯特和FM0编码的逻辑操作图

该模式表明FM0编码被采用还是曼彻斯特被采用。

图5.A(t)和X的逻辑运算分享的平衡图

相同的概念也能在如图6所示的B(t)/X逻辑中应用。然而，这个结构有一个缺点即异或不能够恰好用于FM0编码同时不能够在曼彻斯特编码中分享。X可以解释为Xoplus;0，从而异或运算可以分享曼彻斯特和FM0编码。

图6.B(t)和X逻辑运算分享的平衡图

运用SOLS技术的FM0/曼彻斯特编码的结构如图7所示。A(t)/X的逻辑包括MUX-2和一个反向器。相反，B(t)/X的逻辑仅仅包括一个异或门。在A(t)/X的逻辑中，MUX-2的计算时间几乎与在B(t)/X的逻辑中异或时间相同。然而，A(t)/X的逻辑在MUX-2系列不仅仅是一个反向器。在A(t)/X和B(t)/X间这个不平衡的计算时间产生在在MUX-1的差错，可能在编码中产生逻辑错误。为了缓解这种不平衡的计算时间，A(t)/X和B(t)/X之间的平衡计算时间的体系结构如图8所示。

图7.FM0/曼彻斯特在A(t)/X和B(t)/X之间不平衡计算时间图

图8.FM0/曼彻斯特在A(t)/X和B(t)/X之间平衡计算时间图

逻辑上的异或通过一个反向器转换为异或非，这个反向器和A(t)/X的逻辑中方向器是共享的。这个共享的反向器根据MUX-1的输出被重置。因此，在A(t)/X和B(t)/X之间的逻辑运算时间对于每一个都更加平衡。到底是采用FM0编码还是曼彻斯特编码是依赖于模式和时钟。一般情况下，波形传输的信号，预计有零均值的鲁棒性问题，这也被称为直流平衡。这个发射信号由任意二元序列组成难以获得直流平衡。另外，时钟有另外一个硬件初始化的独立函数。如果时钟简单地反向模式而没有一个预置的独立时钟控制信号驱动，那么它将指向a。为了避免这个冲突，模式和时钟从一个系统控制器中分开地设计。到底是采用FM0编码还是曼彻斯特编码，没有逻辑组件大规模集成电路架构被浪费了。每一个组件都是活动的曼彻斯特两FM0编码。在现有系统中，FM0消耗功率为1.14毫瓦，曼彻斯特编码功耗计算为0.71MW。FM0和曼彻斯特的功率消耗都单独的计算。在该系统的FM0和曼彻斯特编码是集成到一个单一的电路图。因此，功率消耗可通过图1，图7和图8观察得到。和功率电压缩放和低功耗技术功率门控技术是用来降低功率消耗。功率电压缩放是一个功率计算机体系结构中的管理技术在一个组件中使用的电压增加或减少，视情况而定。应用最小电压在电路中的所有电压源给出了减少电路功率消耗。功率门控技术减少漏电流。减少漏电流插入额外的睡眠晶体管的上拉和下拉之间网络。PMOS晶体管置于上拉网络是用来开关功率VDD，因此被称为“header switch”。NMOS晶体管放置下面的下拉网络和控制供应，因此VSS被称为“footer switch”。一个睡眠晶体管被用作一个开关关闭功率，以备在待机的设计部分模式。因此，功率消耗进行了分析，使用这些

技术的力量被减少。

4.结果和分析

实验结果是基于TannerEDA工具15版。Tanner EDA提供了一个完整的催化创新的软件解决方案模拟和混合信号的版图设计与验证集成电路T-Spice提供快速、准确的分析，而T-AFS在单芯提供准确速度比传统的Spice模拟器。对FM0 /曼彻斯特编码的硬件体系结构编码如图1所示为S-编辑原理图绘制窗口。图9，FM0编码/曼彻斯特编码的硬件功耗为1.188605times;10-2瓦。

图9.FM0/曼彻斯特编码的仿真结果图

为了使用如图7所示的SOLS技术的不平衡的FM0/曼彻斯特编码电路，功率消耗在此分析。该电路的原理图绘制和功率分析显示在图10。使用SOLS电路的不平衡FM0/曼彻斯特编码的功率消耗是1.231653times;10-3瓦。

图10.不平衡FM0/曼

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