Imec opracowuje układ nadawczy ultra-szerokopasmowy, który umożliwia przesyłanie danych z prędkością do 1,66 Gb/s przy poborze mocy w zakresie miliwatów

Nowy układ nadawczy impulsowego radia ultrawąskopasmowego firmy Imec umożliwia przesył danych z prędkością do 1,66 Gb/s dla zastosowań wewnątrz ciała i na krótkim zasięgu. / Nowy układ nadawczy impulsowego radia ultrawąskopasmowego firmy Imec obsługuje prędkości transferu danych do 1,66 Gb/s dla zastosowań wewnątrz ciała i na krótkim zasięgu.

Na Międzynarodowej Konferencji Krótkofalowych Obwodów Stałych (ISSCC), która odbywa się w tym tygodniu, imec - światowy lider w dziedzinie badań i innowacji w zakresie nanoelektroniki i technologii cyfrowych - prezentuje nowy układ nadawczy impulsowego szerokopasmowego (IR-UWB), który może na nowo zdefiniować przyszłość technologii UWB.

Układ IR-UWB wyprodukowany w technologii CMOS 28nm i o powierzchni zaledwie 0,155mm² od imec charakteryzuje się poborem mocy poniżej 10 miliwatów (mW). Ponadto udowodniono, że umożliwia on przesyłanie danych z prędkością do 1,66 Gb/s. To jest 50 razy szybciej niż obsługiwana przez dzisiejszy standard UWB prędkość. Moc układu potwierdza przekonanie naukowców, że UWB jest w stanie wyjść poza typowe zastosowania, takie jak "dokładny i bezpieczny pomiar odległości".

Obecnie technologia komunikacji ultrawązkopasmowej jest często wykorzystywana do wspierania takich zastosowań jak bezkluczowy bezpieczny dostęp w przemyśle motoryzacyjnym i hotelarstwie, lokalizacja wewnątrz pomieszczeń oraz śledzenie wartości majątku. Eksperci jednak od jakiegoś czasu podkreślają, że potencjał UWB jest znacznie większy.

"Na podstawie tego przekonania przesuwamy granice UWB dalej do przodu", mówi Christian Bachmann, dyrektor ds. programów UWB w imec. "Skłoniło nas to do zbadania, czy technologia rzeczywiście jest w stanie wspierać zastosowania o niższym zużyciu energii i wyższej przepływności bitów, co z kolei doprowadziło do rozwoju tego nowego układu nadawczego ultrawązkopasmowego."

Złożone metody modulacji pomagają wykorzystać nieeksploatowany potencjał UWB

Nowy układ IR-UWB od imec został wyprodukowany w technologii CMOS 28nm i ma powierzchnię zaledwie 0,155mm². Umożliwia przesyłanie danych z prędkością do 1,66 Gb/s dla zastosowań wewnątrz ciała i krótkiego zasięgu. To jest ponad 50 razy szybciej niż możliwe przy obecnym standardzie IEEE 802.15.4z. Pomimo rekordowo wysokich prędkości bitowych, które obsługuje, nadawca zużywa mniej niż 10 mW energii. A jego efektywność energetyczna na poziomie 5,8 pikoJoule/bit stanowi co najmniej dziesięciokrotną poprawę w porównaniu do Wi-Fi.

Aby osiągnąć te wyższe prędkości przesyłu danych, układ korzysta ze złożonych (a nawet złożonych w kombinacji) schematów modulacji, opartych na wiedzy imec w zakresie rozwoju cyfrowych pętli fazowych (ADPLLs) i cyfrowo sterowanych wzmacniaczy mocy. Aby umożliwić te hybrydowe metody impulsowej modulacji przy minimalnym zajęciu miejsca, naukowcy opracowali wysoce energooszczędny i stabilny w jitterze rezonator ringowy w połączeniu z oszczędzającym energię nadajnikiem polaryzacyjnym.

Imponujące doświadczenia AR/VR i badania naukowe w dziedzinie neurobiologii

Te obiecujące wyniki dowodzą, że UWB faktycznie jest w stanie wspierać szeroki zakres nowych zastosowań, które łączą wysoką przepływność danych na krótkich odległościach z bardzo niskim zużyciem energii i małym rozmiarem.

"Przykładowym zastosowaniem jest następna generacja inteligentnych okularów, które umożliwiają imponujące doświadczenia AR/VR", mówi Bachmann. "A także badania neurobiologiczne mogą skorzystać na tych nowych odkryciach, poprzez obsługę bezprzewodowych modułów telemetrycznych o wysokiej przepływności i miniaturyzacji do celów pomiarów wewnątrzczaszkowych. W każdym z tych przypadków UWB może stać się silnym konkurentem technologii Wi-Fi, ponieważ ta zwykle wymaga znacznie więcej miejsca i jest bardziej skomplikowana."

Obecnie konieczne są dalsze prace badawcze i standaryzacyjne, aby doprowadzić tę technologię do dojrzałości i umożliwić światu korzystanie z jej zalet. W tym celu imec zaprasza partnerów, którzy chcieliby dołączyć do jego programu badawczo-rozwojowego UWB oraz do rozbudowanej sieci partnerów.