Wireless Innovationsmotor für das Internet der Dinge

In IoT-Anwendungen spielen Funk-Kommunikationstechniken eine zentrale Rolle. Speziell hierfür wurden in den vergangenen Jahren zahlreiche neue, innovative Funktechniken entwickelt. Der folgende Überblick ist zugleich auch eine Vorschau auf den Elektronik Wireless Congress 2016.

Es gibt eine Reihe von Entwicklungssträngen, die gegenwärtig die Entwicklung neuer Funk-Kommunikationstechniken vorantreiben. Diese sind sowohl auf der technischen als auch auf der nichttechnischen Ebene zu finden und werden in diesem Beitrag möglichst systematisch vorgestellt. Allerdings hält sich eine reale und vielgestaltige Entwicklung nicht immer an orthogonale Strukturen.

Die Integration der Funk-ICs geht weiter

Was können Halbleitertechniken noch Neues bringen, nachdem in den letzten Jahren viele Hersteller ihre Funk-Trans­ceiver-ICs auf die aktuellen Halbleiter-Fertigungstechniken portiert haben, um damit sehr attraktive Verbesserungen hinsichtlich der Verlustleistungsaufnahme und bei den Kosten zu erreichen? Die Antwort liegt ein bisschen jenseits von Moores Gesetz. Die Skalierung der Halbleiterstrukturen flacht auch bei Funk-ICs ein bisschen ab; allerdings geht der Trend der Vorwärtsintegration weiter. Dabei werden jüngst vor allem CPU-Ressourcen in Funk-Transceiver-ICs integriert, was vor allem in drei Entwicklungstrends deutlich wird:

  • Immer mehr Transceiver nutzen eine Software-basierte Signalauswertung. Dieser Ansatz des Software Defined Radio (SDR) mit Hilfe eines meist monolithisch integrierten Mikro- (Signal)-Prozessors erlaubt vor allem eine deutlich höhere Vielfalt der unterstützten Modulations- und Codierungsverfahren und reduziert auf diese Weise die Zahl der notwendigen Bauelemente. Hierzu werden meist dedizierte CPUs in den Signalpfad des Transceiver integriert.
  • In immer mehr Transceivern werden aber auch dezidierte Host-Controller integriert, die dann auf dem gleichen Chip auch Anwendungsprogramme ausführen können. Allerdings ist bei dieser Integration bislang noch eine gewisse Vielfalt zu sehen: Die monolithische Integration auf demselben Silizium-Chip (SoC – System on Chip) konkurriert mit der Integration mehrerer Chips in einem Gehäuse (SiP – System in Package).
  • Immer mehr Halbleiterhersteller bieten fertige Funkmodule an: auf Konformität zu Standards getestet, mit CE- und FCC-Zulassung. Bemerkenswert ist, dass diese Module kaum teurer sind als die einzelnen Komponenten in Summe, sodass es sich immer weniger lohnt, einen eigenen Funk-Transceiver zu entwickeln.

Auf dem Elektronik Wireless Congress, der heuer am 9. und 10. November parallel zur Electronica in München stattfinden wird, werden in mehreren Vorträgen neue Produkte vorgestellt und wichtige Entwicklungstrends aufgezeigt.