無線通信(Wireless communication)是利用電磁波信號可以在自由空間中傳播的特性進行信息交換的一種通信方式。無線通信技術自身有很多優點:成本較低,無線通信技術不必建立物理線路,更不用大量的人力去鋪設電纜,而且無線通信技術不受工業環境的限制,對抗環境的變化能力較強,故障診斷也較為容易,相對于傳統的有線通信的設置與維修,無線網絡的維修可以通過遠程診斷完成,更加便捷;擴展性強,當網絡需要擴展時,無線通信不需要擴展布線;靈活性強,無線網絡不受環境地形等限制,而且在使用環境發生變化時,無線網絡只需要做很少的調整,就能適應新環境的要求。
圖片來源于網絡
常見的無線通信(數據)傳輸方式及技術分為兩種:“近距離無線通信技術”和“遠距離無線傳輸技術”。
近距離無線傳輸技術包括WIFI、藍牙、UWB、ZigBee等,信號覆蓋范圍則一般在幾十厘米到幾百米之間。近距離無線傳輸技術主要應用在局域網,比如家庭網絡、工廠車間聯網、企業辦公聯網。
遠距離無線傳輸技術包括Sigfox、NB-IoT、Sub-G、LoRa等,信號覆蓋范圍一般在幾公里到幾十公里。遠距離無線傳輸技術主要應用在遠程數據的傳輸,如智能電表、智能物流、遠程設備數據采集等。
物聯網時代的應用場景呈現碎片化的特點,不同的無線通信技術有著不同的特點,各有優勢與劣勢,在組網、功耗、通訊距離、安全性等方面各有差別,一種無線通信技術并不能通吃所有的物聯場景,因此擁有不同的適用場景。
汽車導航、無人駕駛、智能手機、智能穿戴、健康醫療、智慧城市、工業領域等應用遍地開花,這其中核心芯片的性能又直接影響著下游各類應用的表現,高集成、高安全、高性價比、低功耗、多兼容的芯片促使下游應用向更加多元化方向發展。在這種趨勢下,如何提高企業產品性能成為產業聚焦的核心,旋極星源給出了答案。
近年來,在國產替代大趨勢下,國內芯片、IP企業蓬勃發展。旋極星源作為國家高新企業,在射頻IP領域一直名列前茅,自創建7年以來,在低功耗物聯網、衛星導航等領域不斷深耕。截止目前,已擁有專利技術55項,設計研發和批量生產出50余款芯片和IP產品。同時,旋極星源根據自身特點,精準把握市場需求,抓住巨大市場空間,積極布局具有代表的無線通信技術賽道,與細分物聯網場景緊密結合。旋極星源業務覆蓋了“遠、近”兩大產品線,已廣泛用于既有市場和新興市場的各種場景。
滿足國家電網Sub_G+PLC雙模標準的射頻指標要求
Sub-GHz(即頻率為1GHz以下,27MHz~960MHz)是無線通信的重要領域之一。基于Sub-GHz的各種無線技術已廣泛應用于各行各業,涵蓋消費電子、汽車、工業和醫療等。
相較于其他無線通信技術,Sub-GHz波段技術是唯一能夠通過簡單的軟件設計就能覆蓋整幢建筑的無線連接技術,而隨著物聯網的發展應用,對無線電頻率的資源需求也越來越多,尤其是無線遠距離的低功耗廣域網絡。Sub-GHz給以數據傳輸和通信為主的物聯網應用帶來了創新機遇,無線組網、規模化應用部署是數據應用的主要特點,主要的典型應用是無線抄表(如電表、氣表),工業物聯網對Sub-GHz有著更為廣泛的應用需求。因此,對于物聯網應用而言,Sub-GHz頻段技術的魅力,在于能夠在保證整體連接穩健耐用的情況下提供最遠的范圍和最低的功耗。
旋極星源自主研發的AGP2142 Sub_GHz Transceiver IP,擁有超低功耗、超小面積、超高集成度,同時性能指標達到國際先進水平。適用于國家電網Sub_GHz+PLC雙模新標準和各類自組網應用。借助Sub-GHz自組網系統不僅可以應用在智慧城市建設中,還可以為工業、農業以及環境監測提供智能解決方案。已量產使用于國家電網雙模組網部署中,成功商用授權給多家國家電網領域芯片上市公司。
高精度GNSS定位滿足多種應用需求
GNSS技術是指通過觀測GNSS衛星獲得坐標系內絕對定位坐標的測量技術。GNSS是所有導航定位衛星的總稱,凡是可以通過捕獲跟蹤其衛星信號實現定位的系統,均可納入GNSS系統的范圍。
衛星系統可向用戶提供高質量的定位、導航和授時服務,已成為重要的空間信息基礎設施,在國防安全和國民經濟建設發揮著十分重要的作用。GNSS定位技術具有全天候、高精度、覆蓋全球、自動化程度高、實時服務能力強等優點,已經廣泛應用于個人位置服務,道路交通管理,應急救援,海運和水運,航空運輸,智慧農業牧業,鐵路智能交通等。
目前全球多種導航系統并行發展兼容互操作,整個行業經歷了一波又一波的技術迭代。GNSS接收機的尺寸、重量、功耗、成本、性能等不斷演化。也隨著應用在工業、汽車、消費者領域對高精度定位產品需求的不斷增長。從市場需求來說,定位的精度是越高越好,所有的定位技術也在精度方面不斷地進行突破,而成本也在產業規模化之后逐漸地降低,“高精度、低成本”的定位方案無疑是未來市場的趨勢。
據相關機構數據,亞太地區是GNSS導航衛星系統定位芯片最大的消費市場,占收入市場份額的65%以上,其次為北美和歐洲。2020年,全球GNSS芯片市場規模達到了176億元,預計2026年將達到252億元,年復合增長率(CAGR)為4.9%。
衛星導航的定位精度、可靠性和時效性,也直接決定了它的應用價值。如今的低功耗GNSS接收機可以跟蹤更多的衛星星座,每個星座都支持多個頻段,從而以更快的速度、更低的功耗提供更高定位精度。一直專注在衛星導航領域多年的旋極星源,基于業界成熟工藝制程,針對市場應用創新研發了一系列的GNSS芯片、IP產品,支持全球四大導航體系,提供高集成度、高精度、多模多頻段、多通道射頻收發芯片的設計。目前,最新推出了國內唯一的高集成度、多模多頻段五通道、22nm工藝節點的GNSS RF IP產品。可配置為高線性模式和低功耗模式,以滿足多種應用需求。
基于位置服務的UWB高精度定位
UWB技術作為一項新興的技術產業,不同于傳統的通信技術,它通過發送和接收具有納秒或微秒級以下的極窄脈沖來實現無線傳輸的。由于脈沖時間寬度極短,因此可以實現頻譜上的超寬帶:使用的帶寬在500MHz以上,也可以采用高精度定時來進行距離測算。
傳統的衛星信號會受到建筑物的干擾無法穿透建筑物,不能實現室內定位。在過去的兩年里,UWB基于位置的功能幫助它打入主流消費電子產品市場。UWB室內定位具有穿透力強、功耗低、抗多徑效果好、安全性高、系統復雜度低、能提供精確定位精度等優點。因此,超寬帶技術可以應用于室內靜止或者移動物體以及人的定位跟蹤與導航,且能提供十分精確的定位精度。基于UWB的室內定位方案正在逐步滲透機場、展廳、 寫字樓、倉庫、地下停車、監獄、等需要使用準確的室內定位信息的應用。
隨著時代的發展,室內定位的業務場景卻越來越多,用戶對室內定位的需求越來越強烈。旋極星源跟隨市場的變化和需求在UWB賽道提前布局,推出的UWB射頻前端芯片,完成3.8G-4.5GHz寬帶脈沖調制信號,芯片集成SPI接口,采用COMS工藝實現高度集成的接收芯片。同時可以根據客戶的定制需求進行反饋和更新迭代。
產品結構框圖
藍牙技術演進加速應用滲透
目前物聯網應用的無線通信技術眾多,WiFi、ZigBee以及LoRa技術都是物聯網發展的強力支撐,且都在物聯網各領域有著廣泛的應用場景。藍牙賽道已然是一片紅海,許多龍頭企業都紛紛入局藍牙,為什么我們還選擇藍牙?
從藍牙的定義可以看出,它的核心是短距離無線電通信。作為一項發展近20年的無線技術,是全球部署最廣泛的無線物聯網連接技術之一,從1.0版本到現在的5.3版本,藍牙的產業化優勢逐步凸顯,藍牙的技術逐步成熟,這不僅大大降低了設備之間的長距離、多設備通訊門檻,還為 IOT 在城市建設、工業倉儲、醫療等各類行業發展帶來了難以想象的巨大空間。
藍牙技術聯盟(Bluetooth SIG)發布的2021藍牙市場報告預測,至2025年,藍牙設備的年出貨量將從2020年的40億臺增長至60億余臺,2020-2025期間年復合增長率(CAGR)為10%。低功耗藍牙單模式設備的出貨量預計將在未來五年內增長三倍以上。低功耗藍牙將繼續對市場產生決定性影響,預計到2025 年,96%的藍牙設備將包含低功耗藍牙。
物聯網的連接根據應用場景的不同具有多種模式,藍牙可以實現多層次的連接,如音頻、定位以及物聯網領域的應用連接,可以使得應用廠商更好的滿足客戶需求。此外,藍牙成熟的技術,已經普遍應用在TWS耳機、手機、平板電腦和其它PC設備及智能穿戴中。而且,隨著藍牙Mesh技術的不斷完善,藍牙對于物聯網的適用性將會更強大。越發豐富的物聯網應用場景,也讓無數廠商察覺到,藍牙除了連接之外,還有更多實現場景上的可能性。
眾所周知,隨著通信技術的不斷演進,5G 技術應運而生,隨時隨地萬物互聯的時代已經來臨。滿足不同社會群體的信息個性化需求是未來市場的發展趨勢,以市場需求為導向的同時,加快個性化創新腳步,在了解客戶個性化需求的基礎上,及時開展技術的革新與應用,以Sub-G、藍牙、UWB為代表的無線通信技術,仍然有很大的發展空間和市場機會。
無線通信技術在不斷完善與發展,其技術在實際應用的過程中不斷創新突破,無線通信技術的全覆蓋需要一定的過程,每種無線通信技術不是萬能的,每種技術都在最大限度內實現互補,促使無線通信技術之間的互補性日益明顯,符合現代無線通信技術的發展需要。
旋極星源作為國內領先的基于自主半導體IP無線連接解決方案提供商,核心團隊深耕數模混合信號領域十余年,此次布局藍牙,是基于自身強大的研發能力和經驗積累優勢,逐步完善公司低功耗IOT平臺。同時為移動通信、物聯網IoT、衛星導航等應用領域提供高性能、超寬帶、超低功耗的射頻IP產品。旋極星源掌握了射頻芯片設計5大核心技術,芯片技術指標均已達到國內領先、國際先進水平;同時也擁有芯片量產的6大關鍵技術,完成了從研發到量產的跨越。公司為各個應用領域的客戶提供了專業、優質的射頻芯片定制服務和IP授權服務,滿足客戶對無線通信芯片的各種需求。
結語
創新促使競爭生態結構的改變,它提供我們挑戰傳統的新觀念,促使我們推動全球分工的新思維,技術整合的新方法,人才培育的新理念。
無線通訊技術的廣泛使用,使信息傳輸過程不受時間、距離和空間的限制,信息傳遞靈活可靠,給人們的生活和工作帶來了巨大的變化。但有利也有弊,時代是快速向前發展的,無線通信技術所面臨的機遇和挑戰是需要大家共同去實現的,無線通信技術在不同領域的運用和成效都使其備受關注,也有了更高的期盼。隨著國內企業技術的不斷突破,產品不斷創新,相信未來無線通信技術能給人們的工作和生活帶來更好的服務體驗。