de.wedoany.com-Bericht: Das belgische Forschungszentrum imec hat kürzlich einen Chip vorgestellt, den es als weltweit ersten schmalbandigen Empfänger gemäß dem IEEE 802.15.4ab Ultrabreitband (UWB)-Standard bezeichnet. Dieser Chip soll die Reichweite und Zuverlässigkeit von Ortungssystemen der nächsten Generation im Internet der Dinge (IoT) verbessern.
Der Chip wurde diese Woche auf dem IEEE MTT-S Radio Frequency Integrated Circuits Symposium in San Francisco vorgestellt und validiert die Schlüsselfähigkeiten der aufkommenden „Narrowband-Assist“ (NBA)-Technologie. NBA kombiniert herkömmliche schmalbandige Funksignale mit UWB-Technologie, um die Geräteerkennung, Synchronisation und Entfernungsmessung zu verbessern. Laut imec kann dieser Empfänger die UWB-Erfassungsreichweite auf das Vierfache verlängern, während er gleichzeitig einen niedrigen Stromverbrauch und eine hohe Störfestigkeit beibehält und effektiv Störungen durch benachbarte Wi-Fi-Netzwerke abwehrt.
In den letzten Jahren hat sich die UWB-Technologie aufgrund ihrer hochpräzisen Ortungs- und Entfernungsmessfähigkeiten in Smartphones, Wearables, vernetzten Fahrzeugen und dem industriellen IoT schnell verbreitet. Allerdings sind ihre begrenzte Reichweite und Anfälligkeit für dichte Funkumgebungen eine Herausforderung für großflächige Bereitstellungen. Der bevorstehende IEEE 802.15.4ab-Standard wurde speziell zur Lösung dieser Probleme entwickelt, indem er NBA-Technologie im 5-GHz- bis 6-GHz-Band einführt, um die UWB-Kommunikation zu unterstützen. Dieser Ansatz verbessert nicht nur die Skalierbarkeit und Zuverlässigkeit des Systems, sondern senkt auch die für hochpräzise Entfernungsmessungen erforderliche Signalstärke.
Aus technischer Sicht stellt NBA extrem hohe Anforderungen an den Empfänger: Das Gerät muss unter starken Wi-Fi-Störungen stabil arbeiten und gleichzeitig extrem schwache Zielsignale erkennen. Die Lösung von imec integriert eine neuartige Verstärkerstufe zweiter Ordnung (Transimpedanzverstärker), hochpräzise Filterung und einen adaptiven Begrenzungsdetektor. Dieser Detektor überwacht in Echtzeit den Störpegel und aktiviert bei zunehmenden Störungen automatisch zusätzliche Filter- und Verstärkungsregelmechanismen, um die Signalintegrität zu gewährleisten.
Der Empfänger wird in einem 22-nm-CMOS-Verfahren gefertigt und verbraucht weniger als 6 mW. Anoop Bhat, Senior Researcher bei imec, erklärte, dass dieses Low-Power-Design den Dynamikbereich im Vergleich zu bestehenden fortschrittlichen Lösungen um etwa 9 dB verbessert und eine hohe Empfindlichkeit für schwache Signale selbst unter starken Wi-Fi-Störungen beibehält. Darüber hinaus erreicht die Lösung eine niedrige Rauschzahl von 3,2 dB und toleriert Wi-Fi-Störungen von etwa −32 dBm, was sie auch in stark frequentierten Funkumgebungen einsetzbar macht.
Neben dem eigenständigen Empfänger hat imec auch seine erste vollständige Transceiver-Architektur vorgestellt, die dem IEEE 802.15.4ab-Standard entspricht. Durch die gemeinsame Optimierung von Empfänger, Sender und Protokollschicht kann die Entfernungsmessleistung dieser Plattform im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen um bis zu das 32-fache gesteigert werden.
Diese technologischen Fortschritte werden eine Vielzahl neuer IoT-Szenarien unterstützen, die hochpräzise Ortung und geringe Latenz bei der Zusammenarbeit erfordern, darunter die Lager- und Fabrikrobotik-Koordination, industrielle Asset-Tracking sowie Augmented-Reality-Geräte, die in Echtzeit mit der physischen Umgebung interagieren. Mitra Gilasgar, Produktmanagerin für Low-Power-Funklösungen bei imec, verriet, dass das Team auch die Erweiterung der NBA-Architektur auf zukünftige Bluetooth- und andere Low-Power-Funktechnologien untersucht.
Der IEEE 802.15.4ab-Standard wird voraussichtlich Ende 2026 offiziell veröffentlicht und könnte die Grundlage für eine breite Anwendung hochpräziser drahtloser Ortungstechnologie in den IoT-Märkten für Verbraucher, Industrie und Unternehmen legen.
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