Qualcomm, Cypress und Murata Weitere Einnischung bei Wi-Fi

Murata optimierte seine Submodule der Serie LMFE3NFB-Jxx für einen möglichst geringen Platzbedarf.

Auch wenn es scheint, dass WLAN praktisch schon überall verbaut ist, finden sich doch laufend neue Anwendungsgebiete, mit teilweise sehr spezifischen technischen Herausforderungen. Drei Beispiele zeigen die aktuellen Trends auf.

Die hohe Innovationskraft der WLAN/Wi-Fi-Branche kann man schon an der laufenden Weiterentwicklung der Spezifikationen erkennen, sowohl bei den etablierten als auch bei neuen Frequenzbändern. So setzt beispielsweise IEEE 802.11ad auf Millimeterwellen im 60-GHz-Band: Damit sind Datenraten bis 7 GBit/s möglich, allerdings nur auf kurzen Strecken ohne Hindernisse in der Verbindungslinie. Eine Beispielanwendung ist die unkomprimierte Übertragung von UHD-Videos. »802.11ad ist sehr vielversprechend für zahlreiche Consumer-Applikationen, kann aber auch Unternehmen und Carriern helfen, eine sehr robuste und kosteneffektive Erweiterung ihrer Netze durchzuführen – sowohl innerhalb als auch außerhalb der Gebäude«, erklärt Irvind Ghai, Vice President Product Management von Qualcomm Technologies. »Wir arbeiten mit zukunftsorientierten Partnern daran, die praktisch ungenutzten Funkfrequenzen zu erschließen, um so teure Glasfaserstrecken und unansehnliche Verbindungskabel einzusparen.«

Qualcomms neuer 802.11ad-Chipsatz besteht aus dem QCA6335-Baseband-Chip und dem QCA6310-HF-Transceiver. Damit sind bis zu 256 Antennen nutzbar, für eine robuste Funkverbindung im Freien und über längere Distanzen bis zu 1 km. Dank Beamforming und -steering können auch Anforderungen aus dem dicht besetzten Enterprise-Umfeld entsprochen werden. Die niedrige Leistungsaufnahme ermöglicht zudem im Enterprise-Umfeld den Einsatz der Sende-/Empfangseinheiten per Power over Ethernet (PoE). Damit steht Tri-Band-Access-Points nichts im Weg, die neben dem neuen 802.11ad im 60-GHz-Band auch das etablierte 802.11ac im 2,4- und 5-GHz-Band unterstützten und so die unterschiedlichsten Unternehmensanforderungen abdecken, vom Büro-Würfel bis hin zu Konferenzräumen und öffentlichen Bereichen.

Cypress Semiconductor setzt mit dem neuen CYW4373 auf 802.11ac-Wi-Fi und eine verbesserter Koexistenz mit Bluetooth und Bluetooth Low Energy (BLE) für IoT-Anwendungen. »Eine Vielzahl verschiedener intelligenter Elektronikgeräte für zuhause und unterwegs wird für die Verbindung zur Cloud mit 802.11ac-Hochleistungs-Wi-Fi ausgestattet, weil diese Lösung schnelle Verbindungen mit höherer Umweltfreundlichkeit ermöglicht und weniger Energie verbraucht«, erläutert Brian Bedrosian, Vice President für Marketing des Geschäftsbereichs IoT bei Cypress. »Unsere neuen 802.11ac-Lösungen erlauben eine Koexistenz mit Bluetooth im dicht belegten 2,4-GHz-Band und ermöglichen Audio-, Video- und Sprachsteuerungsanwendungen mit hoher Qualität, auch in Multi-User-Umgebungen.«

Die Combo-Lösung CYW4373 enthält einen Dual-Band-2,4- und 5-GHz-HF-Teil mit 20-, 40- und 80-MHz-Kanälen für bis zu 433 MBit/s und ein getrenntes Bluetooth/BLE-4.2-Subsystem. Diese Lösung erleichtert die Systementwicklung mit gemeinsamem USB-Hub oder gemeinsam genutzter SDIO-Schnittstelle zum Host-Controller des Systems. Dazu passt die Cypress-WICED-Entwicklungsplattform „Studio IoT“, um den Entwicklern die Integration drahtloser Technologien zu erleichtern.

Neben dem Enterprise-Umfeld und IoT zählt Wi-Fi heute auch zur Standardausstattung von Smartphones. Für diese Funktion wird neben dem bisher üblichen ISM-Band bei 2,4 GHz zunehmend auch das 5-GHz-Band genutzt. Darüber hinaus haben sich auch die Übertragungsraten erhöht, da die neuesten Kommunikationsmethoden das räumliche Multiplexing nutzen. Zusätzlich wurde bereits mit Untersuchungen zur Nutzung einer 2x2-MIMO-Struktur bei High-End-Smartphones begonnen.

Diese Tendenzen werden allerdings von Bedenken bezüglich der zunehmend komplexer werdenden Front-End-Schaltungen, der wachsenden Zahl von Kontaktstellen und des größeren Flächenbedarfs im Vergleich zu früheren Strukturen begleitet. Um diesen Besorgnissen Rechnung zu tragen, hat Murata seine proprietäre monolithische Keramik-Technologie und Halbleiter-Designtechnologie zur Realisierung eines HF-Submoduls verwendet, das die von der Front-End-Schaltung benötigten strukturellen Komponenten in sich vereint.

Hierdurch wird die benötigte Montagefläche deutlich reduziert, und auch die Zahl der Kontaktpunkte verringert sich gegenüber Schaltungen auf Basis der bisherigen diskreten Struktur. Zusätzlich bleibt mehr Platz für die Designs der Kunden, und nicht zuletzt wird ein Beitrag dazu geleistet, die Designressourcen effizienter zu nutzen und die Produktentwicklungs-Zyklen zu reduzieren. Die winzigen Submodule der Serie LMFE3NFB-Jxx messen nur maximal 3,0 x 3,0 x 0,9 mm.

Die für mobile Geräte wie etwa Smartphones und Tablet-PCs konzipierten Submodule erfüllen die Spezifikationen IEEE 802.11a/b/g/n/ac. Sie enthalten die erforderlichen strukturellen Elemente wie PA, LNA, HF-Schalter, Filter, Duplexer und Koppler und sind außerdem kompatibel zum Dual-Band-Connectivity-Chipsatz „Atheros WCN3990“ von Qualcomm für Wi-Fi und Bluetooth.