Simulation multi-moteurs multi-niveaux pour la validation des spécifications système et optimisation de la consommation

Multi-engine multi-level simulation for system specification validation and power consumption optimization

• Auteur / Autrice : Fangyan Li
• Direction : Gilles Jacquemod
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique
• Date : Soutenance le 29/03/2016
• Etablissement(s) : Nice
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et technologies de l'information et de la communication (Nice ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Électronique pour Objets Connectés (Biot, Alpes-Maritimes) - Electronique pour Objets Connectés
• Jury : Président / Présidente : François Pêcheux
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Gilles Jacquemod, François Pêcheux, Yann Deval, Ian O'Connor, Éric Dekneuvel, Remi Butaud
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Yann Deval, Ian O'Connor

Mots clés

Mots clés contrôlés

Modèles mathématiques

Radiofréquences

Systèmes embarqués (informatique)

Simulation par ordinateur

Mots clés libres

Simulation

Système embarqué

SystemC

SystemC-TLM

SystemC-AMS

BT

BLE

Modélisation RF

Taux d'erreur par bit

Simulation

Networked embedded system

SystemC

SystemC-TLM

SystemC-AMS

BT

BLE

RF system modelling

Bit error rate

Résumé

Ce travail vise la modélisation au niveau système, en langage SystemC-AMS, et la simulation d'un émetteur-récepteur au standard Bluetooth Low Energy (BLE). L'objectif est d'analyser la relation entre les performances, en termes de BER et la consommation d'énergie du transceiver. Le temps de simulation d’un tel système, à partir de cas d’étude (use case) réaliste, est un facteur clé pour le développement d’une telle plateforme. De plus, afin d’obtenir des résultats de simulation le plus précis possible, les modèles « haut niveau » doivent être raffinés à partir de modèles plus bas niveau où de mesure. L'approche dite Meet-in-the-Middle, associée à la méthode de modélisation équivalente en Bande Base (BBE, BaseBand Equivalent), a été choisie pour atteindre les deux conditions requises, à savoir temps de simulation « faible » et précision des résultats. Une simulation globale d'un système de BLE est obtenue en intégrant le modèle de l'émetteur-récepteur dans une plateforme existante développée en SystemC-TLM. La simulation est basée sur un système de communication de deux dispositifs BLE, en utilisant différents scénarios (différents cas d'utilisation de BLE). Dans un premier temps nous avons modélisé et validé chaque bloc d’un transceiver BT. Devant le temps de simulation prohibitif, les blocs RF sont réécrits en utilisant la méthodologie BB, puis raffinés afin de prendre en compte les non-linéarités qui vont impacter le couple consommation, BER. Chaque circuit (chaque modèle) est vérifié séparément, puis une première simulation système (point à point entre un émetteur et un récepteur) est effectuée

This work aims at system-level modelling a defined transceiver for Bluetooth Low energy (BLE) system using SystemC-AMS. The goal is to analyze the relationship between the transceiver performance and the accurate energy consumption. This requires the transceiver model contains system-level simulation speed and the low-level design block power consumption and other RF specifications. The Meet-in-the-Middle approach and the Baseband Equivalent method are chosen to achieve the two requirements above. A global simulation of a complete BLE system is achieved by integrating the transceiver model into a SystemC-TLM described BLE system model which contains the higher-than-PHY levels. The simulation is based on a two BLE devices communication system and is run with different BLE use cases. The transceiver Bit-Error-Rate and the energy estimation are obtained at the end of the simulation. First, we modelled and validated each block of a BT transceiver. In front of the prohibitive simulation time, the RF blocks are rewritten by using the BBE methodology, and then refined in order to take into account the non-linearities, which are going to impact the couple consumption, BER. Each circuit (each model) is separately verified, and then a first BLE system simulation (point-to-point between a transmitter and a receiver) has been executed. Finally, the BER is finally estimated. This platform fulfills our expectations, the simulation time is suitable and the results have been validated with the circuit measurement offered by Riviera Waves Company. Finally, two versions of the same transceiver architecture are modelled, simulated and compared