Zentrale Schnittstelle zwischen Sensoren und Basisstation

HF-Frontends für LPWAN-Basisstationen

Low Power Wide Area Networks (LPWAN) bieten ein enormes Vernetzungspotenzial und zeichnen sich durch eine hohe Netzabdeckung und geringen Energieverbrauch aus. Mittels kleiner batteriebetriebener Sensoren spannen sie ein schmalbandiges Funknetz für unterschiedliche Massive-IoT-Anwendungen über weite Distanzen hinweg.

Die Anforderungen an Basisstationen sind insofern hoch, da die permanent gesendeten Sensordaten jederzeit verlustfrei erfasst und nutzbringend weiterverarbeitet werden müssen. So erfordern die unterschiedlichen Signalstärken der weit verteilten Sensoren beispielsweise einen simultanen Empfang im Nah- und Fernbereich. Darüber hinaus wird eine hohe Empfangsbandbreite benötigt, um viele Sensorknoten parallel betreiben und zugleich die Robustheit der Übertragung steigern zu können. Eine hohe Sendeleistung ist wiederum Voraussetzung für die Harmonisierung der eingeschränkten Empfangsleistungsfähigkeit der Sensorknoten im Rückkanal.

Das HF-Frontend, als Schnittstelle zwischen Antenne und Prozessor, avanciert so zum eigentlichen Kernstück einer LPWAN-Basisstation: Es bildet die flexible und leistungsstarke Basis einer effizienten Datenverarbeitung für mannigfaltige IoT-Anwendungen.

Referenzplattform eines
leistungsstarken HF-Frontends

Hoher Dynamikbereich

Aufgrund der Superheterodyn-Architektur und der 16-Bit Bandpass-AD-Umsetzung verfügt das Frontend über eine hohe Empfindlichkeit und Linearität, um unterschiedlich starke Sensorsignale simultan empfangen zu können. Auf diese Weise können schwache Signale selbst dann noch empfangen werden, wenn die Übertragung durch andere Netzwerke gestört wird.

Hohe Bandbreite

Durch die drei frei konfigurierbaren Sub1G-Bänder und einen instantanen Empfang von 2 MHz weist das HF-Frontend eine hohe Bandbreite auf. Viele Sensorknoten können dadurch parallel betrieben und die Übertragungsrobustheit erhöht werden. Auch im Hinblick auf den weltweiten Einsatz ist die Unterstützung eines breiten Frequenzbereichs von Vorteil, da es regulatorische Zulassungen erleichtert.

Hohe Sendeleistung

Die Sendeleistung bis zu 500 mW (27 dBm) ermöglicht es, die eingeschränkte Empfangsleistungsfähigkeit der Sensorknoten im Rückkanal entsprechend auszugleichen.

Hohe Zeitgenauigkeit

Um einen stromsparenden Empfangsbetrieb der Sensorknoten zu gewährleisten, können die Daten mit Zeitstempeln versehen und zu genau festgelegten Zeitpunkten gesendet werden. Darüber hinaus ist das Frontend extern synchronisierbar und für den Betrieb mehrerer Basisstationen ausgelegt.

Hohe Flexibilität

Die flexible Software-Defined-Radio-Architektur des HF-Frontends unterstützt zudem verschiedene LPWAN-Standards und Frequenzbänder und kann daher für vielfältige IoT-Anwendungen genutzt werden.

Passgenau für Ihre IoT-Basisstation

Firm-, Hard- und Softwarekomponenten des HF-Frontends
© Fraunhofer IIS
Architektur des HF-Frontends

Wir entwickeln das passende HF-Frontend für Ihre IoT-Basisstation. Denn aufgrund der flexiblen Architektur unseres HF-Frontends können wir neben der vorkonfigurierten Plattform auch individuelle Lösungen anbieten. Dafür werden die Basisbanddaten (IQ) über eine Standard-PCIe-Schnittstelle oder alternativ über USB 3.0 für kundenspezifische Modemapplikationen zur Verfügung gestellt. Zu Testzwecken kann das HF-Frontend außerdem über eine grafische Benutzeroberfläche (GUI) konfiguriert und ausgelesen werden. Eine umfassende Labor- und Messgeräteausstattung sowie eine schnelle In-House Prototypenfertigung runden überdies unser Leistungsspektrum ab.

Wir stehen Ihnen mit unserer Expertise und Erfahrung während des gesamten Entwicklungsprozesses als kompetenter Partner zur Verfügung: von der Planung bis zur Implementierung Ihres HF-Frontends.

Beratung und
Planung

Unsere Expertise erstreckt sich über den Bereich HF-Analogdesign und digitale Umsetzung bis hin zur Signalverarbeitung und Linearisierung.

Entwicklung und Implementierung

Wir entwickeln vollständige Sende- und Empfangsketten für IoT-Basisstationen: von der Antenne bis zum digitalen Basisband.

Optimierung und Anpassung

Ausgehend von unserem Know-how passen wir das HF-Frontend maßgeschneidert an Ihre Anforderungen an.

Weitere Informationen

 

Datasheet

RF Front End for LPWAN Base Stations

Internet of Things

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