Abstract:
This paper provides an overview of RF front-end architectures and technologies of future wireless picocellnetworks. Because of the targeted size of only 1 cm³, the most critical point of such systems is the energy consumption of individual cells. Therefore, such systems can be operated only if the cells are in a deep sleep mode during most of their lifetime. Only by request of another cell via the wake-up circuit the RF front-end is activated. With regard to this issue, wake-up principles and circuits play a major role and will be discussed, especially the differences between periodical and event-driven wake-up schemes. The most energy consuming function block is the 24 GHz radio front-end. Most important for its energy balance are the antenna concept, the front-end architecture, the semiconductor technology, the modulation scheme and the data rate. The influence of the key parameters on energy consumption is discussed and realization approaches are proposed.

Übersicht:
Der Beitrag gibt einen Überblick über das Hochfrequenz-Systemkonzept des im Rahmen des AVM-Projektes (Autarke Verteilte Mikrosysteme) zu entwickelnden 24-GHz-Frontends. Wegen der geforderten geringen Dimension der Zellen von etwa 1 cm3 ist die Minimierung des Energiebedarfes die zentrale Fragestellung. Aus diesem Grund müssen sich das RF-Frontend und der überwiegende Teil der Systemelektronik einer jeden Zelle die meiste Zeit ihrer Lebensdauer in einem ‚Schlafzustand’ mit minimalem Energiebedarf befinden. Das RF-Frontend wird nur nach Aufforderung durch eine andere Zelle über einen ‚Wake-Up-Circuit’ für maximal einige Sekunden aktiviert, um den anstehenden Datentransfer auszuführen. Das Konzept des individuellen Wake-up konkurriert dabei mit dem periodischen Wake-up. Wake-up Prinzip, Wake-up Schaltungen sowie Dauer der Wake-up- und der aktiven Phase sind daher Schlüsselparameter derartiger Systeme.
Gleiches gilt für die Systemeigenschaften des Frontends. Die hier dominierenden Einflußgrößen sind Antennen- Konzept, Frontend Architektur, Halbleiter-Technologie, Modulationsverfahren und Datenrate. Der Einfluß dieser Schlüsselparameter auf den Energiebedarf wird untersucht und es werden einige Realisierungsvorschläge für derartige Frontends diskutiert.