Langattoman sensorisolmun energiatehokkaan signaalinkäsittelyn arkkitehtuuri: Diplomityö

Langaton sensoriverkkoteknologia on tulossa käytännön sovelluksiin. Nykyiset markkinoilla olevat toteutukset pyrkivät vastaamaan mahdollisimman moneen tarpeeseen ja johtavat siten kompromisseihin. Toinen ääripää on yhteen tarkoitukseen optimoidut energiaomavaraiset ratkaisut, joilta puuttuu kokonaan mukautuvuus. Sensorisolmussa tapahtuvaan energiatehokkaaseen mittausdatan käsittelyyn tarvitaan uusia ratkaisuja. Sensorisolmun tulisi olla sekä erilaisiin tarpeisiin mukautuva ja vähän energiaa kuluttava että myös edullinen valmistaa. Usean erillisen sensorisolmuarkkitehtuurin ylläpito on myös työlästä. Pitkän toiminta-ajan sekä tarvittaessa raskaamman laskennan toteuttaminen yhden piirin ratkaisulla voi olla haastavaa. Yksi ratkaisu tähän ongelmaan on kevyen mikrokontrollerin sekä vähävirtaisen FPGA:n yhdistelmä. Valitsemalla valmistusvaiheessa eri kokoisia FPGA-piirejä, voidaan saavuttaa joko yksinkertainen tai tehokkaaseen paikalliseen datan käsittelyyn soveltuva mittaussolmu ilman piirilevymuutoksia. FPGA:lle voidaan valita arkkitehtuuri joko suorituskyvyn tai kehityksen joustavuuden maksimoimiseksi. Tässä työssä tutkittiin uudelleenkonfiguroitavan teknologian (FPGA) mahdollisuuksia niille soveltuvien arkkitehtuurien kannalta (esim. TTA). Työn yhteydessä suunniteltiin langaton mittaussolmu, joka soveltuu kevyeen ja monipuoliseen mittaukseen mutta myös raskaampaan signaalinkäsittelyyn. Tuloksena modernin FPGA:n ja mikrokontrollerin yhdistelmällä todettiin päästävän muokattavaan vähävirtaiseen ratkaisuun siirtoliipaisuarkkitehtuurilla. FPGA:n tehonhallinta tukee nopeaan tahtiin tapahtuvia siirtymiä lepo- ja aktiivitilojen välillä mahdollistaen jopa ohjelmistoradioratkaisuja.