Design of a low-power cmos of front-end for mobile tv apllications based on dvb-h

Resumo

La televisión digital ha llegado, y está cambiando el modo en el que vemos e interactuamos con la televisión. Datacasting, Televisión de Alta Definición, Sistemas Dolby Surround y múltiples sub-canales de programas forman parte de la revolución de la TV digital. Además, el apagón analógico (programado para Abril de 2010 en España) desembocará en un entorno puramente digital en lo que respecta a la difusión de video, audio y contenidos multimedia. Por otra parte, la evolución de las tecnologías basadas en Silicio tales como CMOS han contribuido a incrementar la movilidad de los usuarios, ya que el coste, tamaño y consumo de potencia de los dispositivos portátiles alimentados a baterías (teléfonos móviles, ordenadores portátiles, pdas, etc.) es menor. La proliferación de dichos dispositivos representa en si misma una de las mayores revoluciones en la industria wireless. Teniendo en cuenta ambas tecnologías, uno puede esperar una nueva revolución en las comunicaciones wireless: la televisión móvil. Este nuevo escenario contempla la creación de un nuevo modo de concebir la industria de la TV, debido a que la TV móvil aporta infinidad de nuevas funcionalidades respecto a las tradicionales "televisiones de salón". En consecuencia, el estándar DVB-H (Digital video Broadcasting -Handheld) surge para soportar la difusión de servicios de TV móvil a nivel tecnológico, así como en lo que respecta a sus aspectos comercial es. El objetivo principal de este trabajo de investigación es el diseño de un front-end de RF altamente integrado y de bajo coste en tecnología CMOS para aplicaciones de TV móvil basadas en DVB-H. Los circuitos que componen dicho front-end son los que trabajan a más altas frecuencias, como el amplificador de bajo ruido (LNA), los mezcladores I/Q y el oscilador controlado por tensión (veo). Para establecer las especificaciones de cada uno de los circuitos, se han llevado a cabo simulaciones del sistema con un receptor de DVB-H completo, una vez que dichos requerimientos han sido fijados, los circuitos se han diseñado y caracterizado a nivel individual; su integrabilidad en un front-end completo ha sido validada mediante simulación. finalmente, se discuten algunos aspectos relacionados con la integración del front-end de RF. Se ha propuesto una primera aproximación a un front-end de RF completo totalmente integrado y discutido los resultados obtenidos de simulaciones post-layout Since the arrival of Digital television our daily viewing and interaction with TV has changed beyond recognition. Datacastinq, High Definition TV, Dolby surround soundtracks, and multiple sub-channels of programs are all part of the DTV revolution. in addition the analog switch-over (due in April 2010 in Spain) will lead to a fully-digitised service for carriers providing video, audio and multimedia contents. However, it should never be underestimated that the evolution of silicon based technologies such as CMOS has greatly contributed to the increased mobility of users. The reduction of the cost, size and power consumption of battery-powered handheld devices, such as mobile phones, laptops, pdas (Personal Digital Assistant), etc and their subsequent market saturation level are a clear indication of one of the wireless industries greatest strides to date. Bearing both technologies in mind, one can expect a new revolution in wireless Communications: the low cost mobile TV. This technology leap demands a new form of thinking, at its core the TV industry, as the features of mobile TV extend the applications of traditional "home-screens". As a consequence, the DVB-H (Digital video Broadcasting - Handheld) standard aims to support mobile TV services in both its technological and commercial aspects. The main objective of this research work is the design of a highly integrated, low-power ana low cost CMOS RF front-end for mobile TV handheld applications based on DVB-H. The circuits that make up such an RF front-end are those working at high frequencies, namely the low noise amplifier (LNA), the I/Q mixers and the voltage controlled oscillator (veo). in order to set the specifications for each circuit, system simulations have been carried out with a whole DVB-H receiver. Once such requirements have been set, the circuits have been designed and characterised separately, and their suitability for a direct-conversion zero-iF front-end has been validated by simulation. Finally, several issues regarding RF front-end whole integration are discussed. A first approach of a fully integrated RF front-end has been proposed and discussed by means of post-layout simulation results