International Telemetering Conference Proceedings / October 21, 2002 / Town & Country Hotel and Conference Center, San Diego, California / The ISM bands have opened up new opportunities for telemetry using spread-spectrum communications. A low-cost frequency-hopping radio is described here for the 900 MHz ISM band that can be programmed with a wide range of hop and data rates. The ‘C6201 DSP from TI is used to control the frequency and data rate of the TI TRF6900 transceiver chip using a custom interface of the 6201 EVM board to the serial I/O on the 6900 evaluation board.

Mes travaux de thèse portent sur l'échantillonnage direct du signal RF en réception après l'antenne, dans un contexte d'applications radio-logicielle et radio-cognitive. Le but de cette technique est de pouvoir traiter le signal quelle que soit la modulation utilisée et dans une large gamme de fréquences, directement après l'antenne, en réduisant au maximum la partie analogique. Pour cela une architecture d'échantillonneur passif a été utilisée. L'originalité de cette architecture consiste en l'implémentation d'un système d'échantillonnage différentiel en quadrature purement passif, constitué d'un réseau de capacités commutées. En fixant la constante de temps du système à une valeur élevée devant la fréquence minimale du signal RF à démoduler, l'échantillonneur se comporte à la fois en tant que mélangeur et filtre en fréquence. Cela permet la réjection des brouilleurs hors de la bande de réception et contribue à améliorer sensiblement la dynamique du système de réception, le tout pour une consommation très faible. Aussi, le système est flexible en fréquence, permettant ainsi de recevoir le spectre RF sur une large bande et de recevoir différents types de signaux modulés. Celui-ci a été intégré dans un front-end de réception complet en technologie CMOS 130nm pour des applications dans les bandes ISM (433MHz et 868MHz) dont les débits de transmission sont limités à 1Mbits/s. L'architecture développée est adaptée à des applications de type radio-logicielle ou radio-cognitive, lorsqu'une agilité en fréquence, une grande dynamique et des contraintes de consommation très basse sont visées. / My thesis work is focusing on the RF signal direct sampling reception after the antenna in a software-defined radio applications and cognitive radio context. The purpose of this technique is to treat the signal whatever the modulation used and in a wide range of frequencies, directly after the antenna while minimizing at maximum the analog part. For this, a passive sampler architecture has been used. The originality of this architecture consists in the implementation of a passive differential sampling system working in quadrature, consisting of a switched capacitors network. By setting the time system constant to a high value compared to the minimum frequency of the RF signal to be demodulated , the sampler acts both as a filter and a frequency mixer. This allows the rejection of interferers outside the reception band and contributes to improve significantly the receiver system dynamic, for a very low consumption. Also, the system is flexible in frequency, which permits to receive the RF spectrum over a wide band of frequencies and detect different types of modulated transmitted signals. It has been integrated into a complete front-end 130nm CMOS technology receiver dedicated to ISM bands applications (433MHz and 868MHz bands) whose transmission data rates are limited to 1Mbit/s. The developed architecture is suitable for software-defined radio or cognitive radio applications where frequency agility, high dynamic and very low power constraints are targeted.

Le secteur de communications sécurisés et portables connait une véritable révolution avec l’apparition des plateformes dites radios logiciels (Software Defined Radios, SDRs). Les performances exceptionnelles de ces systèmes sont les résultats d’une interaction assez complexe et souvent peu évidente entre le logiciel embarqué, le circuit de traitement numérique et les blocs mixtes analogiques/RF. Cette complexité limite la testabilité du produit fini. La méthodologie de test utilisée actuellement a atteint ses limites dues au cout élevé, le long temps de test et le bas degré de généralisation. De plus, les plateformes SDRs peuvent évoluer sur le terrain et elles vont supporter des standards et des scénarios qui n’ont pas été considérés pendant le la phase de conception. Donc, une stratégie de test sur le terrain (en ligne) n’est plus une caractéristique optionnelle mais une nécessité. Dans ce contexte, le but de notre recherche est d’inventer et développer une méthodologie de test capable de garantir le bon fonctionnement d’une plateforme SDR après la production et pendant sa vie. Notre objectif final est de réduire le coût du test en profitant de la reconfigurabilité de la plateforme. Pour les radios tactiques qui doivent être mises à jour sur le terrain sans équipement spécial, les stratégies Built-In Self-Test (BIST) sont, sans doute, la seule moyenne de garantir la conformité aux spécifications. Dans cette mémoire, nous introduisons une nouvelle architecture de test RF BIST qui utilise la technique de de sous-échantillonnage nonuniform à la sortie de l’émetteur (TX) d’une SDR afin d’évaluer la conformité de la masque spectrale. Notre solution s’appuie sur une implémentation autonome, est modulable et peut être appliquée pour le test sur le terrain avec des modifications minimes. Par rapport aux autres techniques de test analogiques/RF, cet approche ne dépends pas de la architecture du TX, ni d’un modèle ad-hoc, ce qui est idéale pour le test des SDRs. / The advent of increasingly powerful Integrated Circuits (IC) has led to the emergence of the Software Defined Radio (SDR) concept, which brought the sector of secured mobile communications into a new era. The outstanding performance of these systems results from optimal trade-offs among advanced analog/Radio Frequency (RF) circuitry, high-speed reconfigurable digital hardware and sophisticated real-time software. The inherent sophistication of such platforms poses a challenging problem for product testing. Currently deployed industrial test strategies face rising obstacles due to the costlier RF test equipment, longer test time and lack of flexibility. Moreover, an SDR platform is field-upgradeable, which means it will support standards and scenarii not considered during the design phase. Therefore, an in-field test strategy is not anymore 'a nice to have' feature but a mandatory requirement. In this context, our research aims to invent and develop a new test methodology able to guarantee the correct functioning of the SDR platform post-fabrication and over its operational lifetime. The overall aim of our efforts is to reduce post-manufacture test cost of SDR transceivers by leveraging the reconfigurability of the platform.For tactical radio units that must be field-upgradeable without specialized equipment, Built-in Self-Test (BIST) schemes are arguably the only way to ensure continued compliance to specifications. In this study we introduce a novel RF BIST architecture which uses Periodically Nonuniform Sampling (PNS2) of the transmitter (TX) output to evaluate compliance to spectral mask specifications. Our solution supports a stand-alone implementation, is scalable across a wide set of complex specifications and can be easily applied for in-field testing with small added hardware. Compared to existing analog/RF test techniques, this approach is not limited to a given TX architecture and does not rely on an ad-hoc TX model, which makes it ideal for SDR testing.

Le secteur de communications sécurisés et portables connait une véritable révolution avec l’apparition des plateformes dites radios logiciels (Software Defined Radios, SDRs). Les performances exceptionnelles de ces systèmes sont les résultats d’une interaction assez complexe et souvent peu évidente entre le logiciel embarqué, le circuit de traitement numérique et les blocs mixtes analogiques/RF. Cette complexité limite la testabilité du produit fini. La méthodologie de test utilisée actuellement a atteint ses limites dues au cout élevé, le long temps de test et le bas degré de généralisation. De plus, les plateformes SDRs peuvent évoluer sur le terrain et elles vont supporter des standards et des scénarios qui n’ont pas été considérés pendant le la phase de conception. Donc, une stratégie de test sur le terrain (en ligne) n’est plus une caractéristique optionnelle mais une nécessité. Dans ce contexte, le but de notre recherche est d’inventer et développer une méthodologie de test capable de garantir le bon fonctionnement d’une plateforme SDR après la production et pendant sa vie. Notre objectif final est de réduire le coût du test en profitant de la reconfigurabilité de la plateforme. Pour les radios tactiques qui doivent être mises à jour sur le terrain sans équipement spécial, les stratégies Built-In Self-Test (BIST) sont, sans doute, la seule moyenne de garantir la conformité aux spécifications. Dans cette mémoire, nous introduisons une nouvelle architecture de test RF BIST qui utilise la technique de de sous-échantillonnage nonuniform à la sortie de l’émetteur (TX) d’une SDR afin d’évaluer la conformité de la masque spectrale. Notre solution s’appuie sur une implémentation autonome, est modulable et peut être appliquée pour le test sur le terrain avec des modifications minimes. Par rapport aux autres techniques de test analogiques/RF, cet approche ne dépends pas de la architecture du TX, ni d’un modèle ad-hoc, ce qui est idéale pour le test des SDRs. / The advent of increasingly powerful Integrated Circuits (IC) has led to the emergence of the Software Defined Radio (SDR) concept, which brought the sector of secured mobile communications into a new era. The outstanding performance of these systems results from optimal trade-offs among advanced analog/Radio Frequency (RF) circuitry, high-speed reconfigurable digital hardware and sophisticated real-time software. The inherent sophistication of such platforms poses a challenging problem for product testing. Currently deployed industrial test strategies face rising obstacles due to the costlier RF test equipment, longer test time and lack of flexibility. Moreover, an SDR platform is field-upgradeable, which means it will support standards and scenarii not considered during the design phase. Therefore, an in-field test strategy is not anymore 'a nice to have' feature but a mandatory requirement. In this context, our research aims to invent and develop a new test methodology able to guarantee the correct functioning of the SDR platform post-fabrication and over its operational lifetime. The overall aim of our efforts is to reduce post-manufacture test cost of SDR transceivers by leveraging the reconfigurability of the platform.For tactical radio units that must be field-upgradeable without specialized equipment, Built-in Self-Test (BIST) schemes are arguably the only way to ensure continued compliance to specifications. In this study we introduce a novel RF BIST architecture which uses Periodically Nonuniform Sampling (PNS2) of the transmitter (TX) output to evaluate compliance to spectral mask specifications. Our solution supports a stand-alone implementation, is scalable across a wide set of complex specifications and can be easily applied for in-field testing with small added hardware. Compared to existing analog/RF test techniques, this approach is not limited to a given TX architecture and does not rely on an ad-hoc TX model, which makes it ideal for SDR testing.