Aus Forschung + Technik Vielseitige integrierte Lösung zur Erfassung des Spektrums Bild 1: Frequenzuweisung und typische aktuelle Nutzung Bild 2: Imec´s rekonfigurierbare Funklösung ermöglicht schnelle, flexible und effizente Spektrumerfassung. Imec bietet sowohl ein konfigurierbares Funkgeräte-Frontend als auch ein ASIPbasierendes, digitales Frontend an, die eine flexible, leistungssparende Spektrumerfassung ermöglichen. Diese Technologien ebnen den Weg in Richtung zu „grünen“ kognitiven Funkgeräten. Die ständig wachsende breitbandige, persönliche Kommunikation, verbunden mit dem kontinuierlich steigenden Bedarf an hohen Datenübertragungsraten, führt zu einer immer größeren Verknappung freier Frequenzbereiche. Tatsächlich wächst das übertragene Datenvolumen ca. um den Faktor 10 alle fünf Jahre, was zu spektralen Konflikten führt. Zwar ist Spektrum im Allgemeinen vollständig den verschiedenen Nutzern zugewiesen, jedoch bleiben manchmal und vor allem lokal viele Kanäle unbenutzt (siehe Bild 1). Eine mehr dynamisch orientierte Nutzung des Spektrums ist daher eine denkbare Lösung, um das weitere Wachstum der drahtlosen Nachrichtenübermittlung zu ermöglichen. Ein kognitives Funkgerät ist in seiner allgemeinsten Definition dafür konzipiert, seine jeweilige Funk-Umweltsituation zu erkennen und zu erfassen, um seine Sendeparameter autonom entsprechend adaptieren zu können. Das erfordert, dass der Empfänger in der Lage ist, das ganze Band zu scannen, um einen Bereich mit optimalen Übertragungsbedingungen zu finden. Imecs rekonfigurierbare Funklösung ermöglicht schnelle, flexible und effiziente Spektrumerfassung. Bild 4: Ergebnis einer durchgeführten Spektrumabtastung Bild 3: Der DIFFS-Chip (digital frontend for spectrum sensing) verfügt über flexible Synchronisations- und Spektrumerkennungs-Fähigkeiten. Gegenwärtige Funkgeräte-Architekturen, die auf den Empfang eines vorgegebenen Kanals eingestellt sind, sind nicht kurzfristig, kostengünstig und energiesparend auf Scanbetrieb umzustellen. Imecs kognitive, rekonfigurierbare Funklösungen (siehe Bild 2) dagegen ermöglichen Multi-mode-Kommunikation und Spektrumerfassung. Für das analoge Frontend kann der als digitales CMOS-IC implementierte „SCALDIO“-Transceiver (SCALDIO = scalable radio) die Aufgabe übernehmen. Auf der digitalen Basisbandseite lässt sich die COBRA-Plattform (COBRA = Cognitive Basband Radio Architecture) problemlos für 4G einsetzen. Die digitale Front-end-Komponente zur Spektrumerfassung wurde als vielseitige digitale engine entwickelt, um eine Vielzahl von Anwendungen zu niedrigen Kosten und mit geringem Leistungsverbrauch zu ermöglichen. Der Chip (siehe Bild 3), in dem ein spezieller ASIP untergebracht ist, kann sowohl für WLAN, als auch zellulare Standards (einschließlich des neuen 3GPP-LTE) und digitalen Rundfunk verwendet werden. Diese Anordnung ermöglicht die Untersuchung verschiedener Strategien zu Spektrumerfassung. Die Experimente zeigen, dass man Informationen über die spektrale Belegung eines spezifischen Bandes gewinnen kann, wodurch entsprechende Kenntnisse über Frequenz, Bandbreite und Leistung sowie die Rauschverhältnisse vorliegen. ■ IMEC greenradios@imec.be 6 hf-praxis 10/2012
