Imec toont 's werelds eerste sub-5mW, IEEE 802.15.4z ultra-wideband transmitter chip

Op de International Solid-State Circuits Conference (ISSCC) presenteerde imec de eerste IEEE 802.15.4z impulse-radio ultrabreedband (IR-UWB) zenderchip, waarmee een evenwicht werd gevonden tussen UWB's nauwkeurige en veilige bereikmogelijkheden voor binnenlocaties en de behoefte aan verhoogde energie-efficiëntie.

Gefabriceerd in 28nm CMOS (met een bezet kerngebied van slechts 0,15 mm²), is de chip bedoeld om de volgende generatie kosteneffectieve UWB-implementaties met kleine vormfactor mogelijk te maken. Hij is ontwikkeld om een record-laag stroomverbruik van 4,9 milliwatt (mW) te bereiken in een normconforme werking, terwijl het voldoet aan de spectrale emissievoorschriften van UWB. Het is ook de eerste IR-UWB-zenderchip van minder dan 5 mW die voldoet aan de nieuw uitgebrachte IEEE 802.15.4z-standaard voor nog nauwkeurigere en veiligere UWB-bereikmetingen.
Intrinsiek gezien is ultrabreedbandtechnologie perfect geschikt voor nauwkeurige en veilige afstanden voor gebruik binnenshuis. Dit geldt des te meer sinds de introductie van de IEEE 802.15.4z-standaard vorig jaar, waarbij de fysieke laag van UWB is verbeterd om de integriteit en nauwkeurigheid van de metingen te vergroten. Toch heeft UWB's energiebudget de brede acceptatie van de technologie beperkt - in het voordeel van zijn Bluetooth Low Energy (BLE) -mededinger, die kwam met een stroomverbruik dat meer dan 10 keer lager is.
De nieuwe chip bouwt voort op een innovatieve digitale polaire zenderarchitectuur om het stroomverbruik van de IC te verminderen. Bovendien maakt de injection-locked ring oscillator (ILRO) -technologie het mogelijk om nog meer energie te besparen - door snelle cycli mogelijk te maken tussen de signaalstoten van de IR-UWB-zender in een pakket en door delen van de zender uit te schakelen tussen die pulsen.
De IR-UWB-zenderchip voldoet aan de wereldwijde spectrumregelgeving die voorschrijven in welke frequenties de UWB-zender kan uitzenden, om interferentie met andere draadloze services te voorkomen. Daartoe stellen de imec-onderzoekers een asynchroon pulsvormingsontwerp voor dat voldoet aan de internationale spectrale emissievoorschriften in de 3-10GHz-banden, terwijl de zender tegelijkertijd de maximale spectrale vermogensdichtheid (PSD) kan benaderen.
Christian Bachmann, programmamanager UWB en Bluetooth Secure Proximity bij imec: "Waar we naartoe werken, is het ontwerp van een complete transceiver - inclusief nieuwe high-performance bereik-, richtingszoek- en lokalisatie-algoritmen - waarmee onze partners de kansen geboden door de volgende generatie UWB. Mogelijkheden die zich zelfs kunnen uitstrekken tot toekomstige radarachtige toepassingen, waarbij UWB niet alleen wordt gebruikt om de afstand tussen twee UWB-radio's te meten, maar ook om passieve objecten te detecteren. "