Grupo de Ingeniería Microelectrónica

Grupo de Ingeniería Microelectrónica

Departamento de Tecnología Electrónica, Ingeniería de Sistemas y Automática Universidad de Cantabria
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LINEA DE INVESTIGACION:
 Diseño y verificación de sistemas electrónicos para comunicaciones
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PERSONAS:
Pablo Pedro Sánchez (Responsable de esta línea de investigación)
Eugenio Villar
Víctor Fernández
Iñigo Ugarte
Héctor Posadas
Jesús Miguel Pérez
Fernando Herrera
CAMPOS DE TRABAJO:
Diseño de circuitos integrados (ASICs y FPGAs) para aplicaciones espaciales

Desde 1996, el grupo mantiene una estrecha colaboración con ALCATEL ESPACIO, actualmente THALES ALENIA SPACE - ESPAÑA, diseñando módulos que forman parte de equipos digitales de satélites regenerativos de comunicaciones. Hasta el año 2002 la colaboración se centró fundamentalmente en el desarrollo de equipos de difusión DVB-S que, en principio eran de televisión digital pero que evolucionaron hacia aplicaciones multimedia [CON98][CON00][CON01][CON03].

El producto final de los anteriores desarrollos es el sistema AmerHis que ALCATEL ESPACIO montó en el satélite AMAZONAS (Banda Ku) de HISPASAT y que fue lanzado con éxito en Agosto de 2004. Se trata de un sistema compuesto por cuatro transpondedores con coberturas en América y Europa con recepción DVB-RCS (terminales de bajo coste) y con difusión DVB-S. El corazón del sistema es un ASIC que se encarga de la configuración y multiplexado del tráfico de paquetes MPEG y su posterior codificación según el estándar DVB-S. Este ASIC fue diseñado dentro del Grupo según especificaciones desarrolladas junto con ALCATEL ESPACIO [FBPL01][FJBL02].

Desde el año 2003, la colaboración [CON03][PRO04] se orienta al estudio de sistemas novedosos de codificación y decodificación de canal con la evaluación de sistemas soft-decision e iterativos para recepción RCS y S así como sistemas basados en turbo-códigos y códigos de baja densidad (LDPCs) [PeSa02][PSF03][PFPF04][PeFe04][PeFe05a][PeFe05b][PeFe06a][PeFe06b][PeFe06c]. Fruto de estos trabajos se colabora, desde el 2005 hasta el 2008, en un proyecto ARTES4 de la agencia europea del espacio en torno a sistemas ACM (Apaptive Coding and Modulation) [PRO05] en el que el grupo tiene encomendado el desarrollo del nuevo estandar DVB-S2 de modulación y codificación adaptativa [PeFe06d]. La arquitectura desarrollada para la parte FEC de este estándar ha sido objeto de una patente nacional [PeFe09].

Fruto de la actividad relacionada con codificación de canal, el miembro del Grupo Jesús Pérez realizó una estancia en el JPL (Jet Propulsion Lab) de la NASA [Pe07]. Asímismo, su trabajo culminó en una tesis doctoral por la Universidad de Cantabria [Pe08].

El trabajo desarrollado en ACM ha permitido realizar un desarrollo del estándar DVB-S2 sobre tecnología ASIC para ser embarcada en el sistema REDSAT [CON09] que será integrado en el satélite AG1 de HISPASAT con fecha prevista de lanzamiento en 2012.

El 30 de septiembre de 2009 fue lanzado el satélite Amazonas-2 que lleva la carga AmerHis-2. Esta nueva generación del sistema AmerHis lleva de nuevo a bordo los ASICs de multiplexación MPEG y codificación DVB-S desarrollado en el Grupo de Ingeniería Microelectrónica.

Diseño de sistemas integrados para de codificación de vídeo

En noviembre de 2005 ha comenzado la colaboración del Grupo con la compañía EnSilica Limited para el desarrollo de un codificador H.264 [CON05]. Inicialmente la tarea del Grupo se centra en el desarrollo de módulos HW a describir en Verilog. La tecnología final será una FPGA de Altera Cyclon II.

En 2007, se realizó el proyecto SVATA para la empresa VistaSilicon. El proyecto se enmarca dentro del Plan de Gobernanza Tecnológico 2006 del Gobierno de Cantabria. El objetivo es la colaboración con la empresa en el desarrollo de un servidor web de generación de tramas de vídeo sobre plataforma FPGA [CON06].

Metodologías de diseño de sistemas digitales basadas en VHDL

La utilización de lenguajes de descripción de hardware ha supuesto una auténtica revolución en el diseño de sistemas digitales, permitiendo un incremento notable de la capacidad de diseño y posibilitando el desarrollo de sistemas cada vez más complejos. Pero para poder diseñar eficientemente dichos sistemas, es esencial disponer de una metodología específica. Al objeto de definir metodologías de diseño de sistemas digitales que dieran respuesta a las necesidades específicas del sector electrónico español, el Grupo participó en el proyecto GAME PRENDA [CON95] en el que se propusieron metodologías de diseño de ASICs adaptadas a las características de las empresas nacionales en distintos ámbitos de aplicación [Com94a][Com94b][Com95a][Com95b]. En el proyecto participaron las empresas TECNOLOGICA, INISEL-ESPACIO, SIDSA y TGI y TI+D.

Desarrollo de núcleos de propiedad intelectual comerciales

En la actualidad es necesario diseñar sistemas muy complejos en un tiempo muy corto. La estrategia comúnmente adoptada para lograr este objetivo, consiste en utilizar, durante el proceso de diseño, subsistemas previamente diseñados. Estos subsistemas, denominados bloques de Propiedad Intelectual (IPs), normalmente, los diseña una compañía diferente a la que los usa y, su venta y distribución constituye un nuevo mercado de gran auge. Como resultado de la actividad de diseño, el Grupo ha generado diversos bloques de Propiedad Intelectual (IPs) disponibles comercialmente. De la colaboración con el grupo ESDAT de la Universidad de California en San Diego (USA), surgió el diseño de un núcleo del picoJava e integrarlo en un sistema para transmisión de imágenes a dispositivos móviles [DPCT00][CDSS00]. En esta misma línea, se han explorado distintas implementaciones de la arquitectura MIPS [RuSa01]. Se dispone tambien de bloques de codificación (Reed-Solomon y Viterbi) y de comunicación (ATM e ITD). Algunos de estos bloques han sido adquiridos por empresas o forman parte de diseños industriales.

Verificación de sistemas digitales

La actividad del grupo no solo se ha limitado al diseño de sistemas electrónicos, sino que también abarca la verificación de sistemas al nivel de placa. En varios proyectos con la empresa TTI, se han verificado varias de las placas que constituyen un sistema de radar. La verificación tenia como objetivo comprobar que dichas placas cumplían las especificaciones fijadas por el contratista del proyecto.

Análisis de viabilidad de proyectos de diseño

La capacidad de diseño de ASICs ha permitido realizar análisis de viabilidad de distintos proyectos para ELECTRA DE VIESGO [CON95] e IKUSI. Las aplicaciones para las cuales se ha estudiado la utilización de sistemas digitales han sido diversas, y abarcan desde la distribución por cable de señales de televisión digital hasta el desarrollo de equipos de comunicación por la red eléctrica de alta tensión [TVM95].

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