Deliverables and Services - IHP Microelectronics

Chipsatz für UWB Impuls-Radio
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A U S G E w ä H L T E P R O J E K T E – S E L E C T E d P R O J E C T S
Ziel des Projektes ist es, die Impuls-Funktechnik mit
ihren außerordentlichen Möglichkeiten, wie z. B. die
hochgenaue funkbasierte Lokalisierung in Gebäuden,
durch die Entwicklung eines kompletten Transceivers
(Sende / Empfangs-Schaltung) für das IHP nutzbar zu
machen. Mit Hilfe dieser Technik ist es erstmals möglich,
mit einem Funkmodul sowohl Datenübertragung
als auch präzise Lokalisierung im Dezimeterbereich zu
realisieren.
Die Basis der Funkübertragung sind kurze Impulse
mit einer Länge von etwa einer Nanosekunde, die im
Frequenzbereich zwischen 3,1 und 10,6 GHz gesendet
werden dürfen. Diese extrem kurzen Impulse erlauben
mittels geeigneter Modulation (Pulse Position Modulation)
nicht nur sehr hohe Datenraten bis zu 1 Gbps,
sondern auch die Messung der Ausbreitungszeit von
Funksignalen zwischen Sender und Empfänger. Mit der
Ausbreitungszeit und der Ausbreitungsgeschwindigkeit
(nahezu Lichtgeschwindigkeit) kann der Abstand zwischen
zwei Funkknoten bestimmt werden, die dann wiederum
der präzisen Positionsbestimmung dienen.
Abb. 11 zeigt das Blockschaltbild des Chipsatzes, der
vom IHP im Rahmen des von der Europäischen Union
geförderten Projektes PULSERS II entwickelt wurde. Der
Empfänger-Chip Rx2-2 (in der Abb. 11 oben) basiert
auf dem Prinzip der nicht-kohärenten Impulsdetektierung
(Energiedetektion). Dazu wird das Empfangssignal
zunächst breitbandig verstärkt und dann quadriert.
Anschließend wird vom Multiplikationsprodukt die
einhüllende Impulsform mittels eines Tiefpassfilters
extrahiert und weiter verstärkt. Die Gesamtverstärkung
des Empfängers kann über ein digitales Interface in ca.
3-dB-Schritten zwischen -10 dB und +60 dB eingestellt
werden, um eine Adaption an die momentanen Kanalbedingungen
zu gewährleisten.
UwB Impulse Radio Chipset
the goal of this project is the development of an entire
impulse radio transceiver for the IHp, which utilizes
the outstanding opportunities of this technique
like high-precision indoor localization. employing
this technique would allow for the first time the use
of one radio node for data communication as well as
precise indoor localization in the decimeter range.
the basis of this type of radio transmission are short
pulses with a duration of about 1 nanosecond which
are permitted to transmit in the frequency range of
3.1 to 10.6 GHz. these extremely short pulses allow
not only huge data rates up to 1 Gbps by using proper
pulse position modulation, but also the measurement
of propagation delays of radio signals between
transmitter and receiver. taking the propagation time
and propagation velocity (almost speed of light) one
can calculate the distance between two radio nodes,
which in turn allows precise position determination.
Fig. 11 shows the block diagram of the chipset which
was developed by the IHp within the scope of the eufunded
project pulSeRS II. the receiver chip Rx2-2
(upper part in Fig. 11) employs non-coherent impulse
detection (energy detection). Firstly, the received
wide-band signal is amplified and then squared.
then, the pulse envelope is extracted by applying a
low pass filter and amplified again. the total amplification
gain of the receiver can be controlled via a
digital interface in steps of around 3 dB between -10
dB to +60 dB. this allows an adaptation to the momentary
channel conditions.