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Donde fclk es la frecuencia del sistema global y DWBus es el ancho máximo del bus.
También, hay que mencionar el ratio de frecuencias total RT existente entre la frecuencia
del sistema global fclk (procesador, buses y DMA) y la frecuencia de funcionamiento del
periférico fper (2).
! (2)
Para el caso más desfavorable, ambas frecuencias son iguales y el parámetro RT = 1.
Por lo tanto, la frecuencia máxima del periférico es fper = fclk. Para cualquier caso, dentro de
la arquitectura global realizada, el módulo DMA es capaz de proporcionar la tasa de flujo de datos demanda por la arquitectura implementada.
Por otro lado, se puede calcular el número de subcanales Nch del transmultiplexor que
pueden ser procesados simultáneamente y en paralelo por la arquitectura en (3).
"# $%$%&'() (3)
Donde DWDMA es el ancho de palabra que emplea el DMA; y DWch es el ancho de
palabra de cada subcanal del transmultiplexor.
3.5.
Conclusiones
En este apartado se ha mostrado el diseño de la arquitectura del SoC propuesta. Se ha expuesto la necesidad de crear un sistema SoC que permita la implementación en tiempo real de transmultiplexores de técnicas de acceso al medio. Además la arquitectura debe ser lo suficientemente flexible para acoplar las diferentes propuestas de técnicas de acceso al medio como periféricos avanzados del sistema. Para ello, se emplea un módulo DMA para asegurar la entrega de flujo de datos demandada por la técnica de acceso al medio.
Para poder emplear el módulo DMA, es necesario el empleo de dos interfaces para asegurar que la transferencia de datos entre DMA y periférico avanzado se realiza correctamente.
Por último se han mostrado los parámetros que muestran la limitación de la arquitectura SoC desarrollada, ya que la implementación de la arquitectura de los transmultiplexores debe respetar estas limitaciones para poder ser integrada como periférico avanzado en la arquitectura realizada.
Capítulo 4
Técnica de acceso al medio basada en
la Transformada Trigonométrica
Discreta
Dentro de la búsqueda de nuevas técnicas de acceso al medio multi-portadoras que eviten los inconvenientes que posee OFDM, se ha realizado el estudio de la técnica multi- portadora basada en la Transformada Trigonométrica Discreta (DTT). Esta técnica permite una mejor compactación de la energía, lo cual provoca una reducción del PAPR (Peak-to- Average Power Ratio), uno de los inconvenientes más acusados de la técnica OFDM [40]. Un alto PAPR se produce al haber una gran diferencia entre la potencia máxima y la potencia media de la señal, lo cual hace que se incremente el grado de distorsión de intermodulación, provocando un aumento de la tasa de error. Para realizar la transmisión, la DTT divide el ancho de banda en varios subcanales independientes en paralelo y además añade una secuencia al inicio y al final, conocida como extensión simétrica (SE).
La extensión simétrica es una extensión de la propia secuencia que se transmite, haciendo que la convolución lineal realizada se parezca a una convolución circular. Esto hace que, tanto la interferencia inter-símbolo (ISI) entre los sucesivos símbolos transmitidos, como la interferencia inter-portadora (ICI) entre los subcanales de frecuencia en cada bloque, se minimicen.
Para la arquitectura de esta técnica de acceso al medio se ha realizado un estudio sobre distintas aproximaciones posibles, optando desde un diseño totalmente paralelo, a otro totalmente secuencial, o a un diseño intermedio semi-paralelo. Dependiendo de la
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arquitectura realizada se conseguirá modificar el número de recursos, o el número de ciclos a emplear. Dado que el número de subcanales será elevado, se ha pensado en trabajar con éstos de manera semi-paralela, esto permite que se procesen sin restricciones todos los canales y a su vez el número de recursos dedicados no se eleve demasiado. Para definir
cuántos subcanales son procesados en paralelo, se define un ratio de paralelismo Rp. Este
ratio se empleará en los diferentes cálculos para obtener tanto el número de recursos, como la latencia, el tiempo de procesamiento y el throughput de las distintas partes que formaran la arquitectura de la técnica de acceso al medio.
La introducción de un ratio de paralelismo Rp otorga a la arquitectura una flexibilidad
que permite poder adaptar el diseño a distintos tipos de restricciones. Este parámetro junto a la elección de distintos números de subcanales de entrada y la frecuencia de funcionamiento del sistema, permite que la arquitectura sea adaptable a distintas configuraciones que se desee considerar.
A su vez, la Transformada Discreta del Coseno elegida es la de tipo DCT-IV [100] [101]. El empleo de la Transformada Discreta del Coseno de tipo IV posee la ventaja, frente a otros tipos, de que tanto la transformada directa como la inversa poseen la misma expresión, lo que simplifica el diseño de la arquitectura. En la Figura 24 y Figura 25 se muestra el diagrama de bloques del transmisor y del receptor respectivamente. Siguiendo
el diagrama de bloques del transmisor (Figura 24) se observa como la entrada Xm[k] se
conduce a la Transformada Discreta del Coseno de tipo IV (módulo DCT). Más tarde, a la
señal de salida pm[n] del bloque DCT se le añade una extensión simétrica SE, tanto delante
como detrás de la trama de datos a enviar en la salida. Después de esto, las S=M+α+β salidas
resultantes qs[n] son serializadas para obtener la señal e[n], que será transmitida; donde M
es el número de subcanales de la técnica de acceso al medio; α el número de datos de la
extensión simétrica anterior; y β el número de datos de la extensión simétrica posterior.
Figura 24. Diagrama de bloques del transmisor DTT.
Por otro lado, en el diagrama de bloques de la Figura 25, la señal de entrada r[n] se
paraleliza obteniendo S=M+α+β señales q’s[n]; siendo de nuevo M el número de subcanales
del receptor; α el número de datos de la extensión simétrica anterior; y β el número de datos
de la extensión simétrica posterior. Después, el módulo SE procesa las señales q’s[n], para
obtener p’m[n]. A continuación, la señal resultante p’m[n] se dirige al módulo DCT.
Técnica de acceso al medio basada en la Transformada Trigonométrica Discreta
Figura 25. Diagrama de bloques del receptor DTT.
A continuación, se va a realizar un estudio de las distintas partes que componen la arquitectura, abarcando los aspectos teóricos, efectos de la representación en coma fija, consumo de recursos y frecuencias de funcionamiento. Primero se analizará el módulo de la extensión simétrica; después se evaluará teóricamente tres propuestas distintas para la DCT-IV; una vez realizado este estudio teórico, se procederá a mostrar la arquitectura de la técnica basada en Transformadas Trigonométricas Discretas con cada una de estas propuestas; más tarde, se realizará una comparación de las tres propuestas de arquitectura; y por último, se elegirá la mejor de las propuestas para diseñar la arquitectura de la técnica para comunicaciones de banda estrecha.