211service.com
Een universele chip voor mobiele telefoons
Onderzoek van de Universiteit van Californië, Los Angeles (UCLA) heeft aangetoond dat een enkele draadloze chip - noem het de universele chip - in slechts drie jaar in mobiele telefoons zou kunnen zitten, evenals in andere draadloze gadgets, waardoor hun batterij langer wordt leven, waardoor slankere ontwerpen mogelijk zijn en ze toegang krijgen tot functies die verder gaan dan Wi-Fi, GPS, wereldwijde telefoonservice en Bluetooth.
Een prototype voor het ontvangergedeelte van een universele draadloze chip die radiofrequenties van 800 megahertz tot 6 gigahertz kan ontvangen - waardoor de noodzaak van meerdere chips in mobiele apparaten zou kunnen worden geëlimineerd, de levensduur van de batterij zou worden verlengd en ze kleiner zouden worden. (Foto met dank aan Asad Abidi, UCLA.)
De mobiele telefoons van vandaag kunnen tot zes draadloze radiochips, die informatie verzenden en ontvangen in de vorm van elektromagnetische golven. Elke chip heeft een specifieke functie: er is er een die is ontworpen om te werken op de frequentie van het signaal van de mobiele provider en andere voor wifi-, GPS- en Bluetooth-frequenties.
historisch, ingenieurs hebben deze chips ontworpen om binnen een klein frequentiebereik in het radiospectrum te werken. Om bijvoorbeeld te communiceren met een gsm-mast, kan een chip worden geoptimaliseerd om informatie te verzenden en ontvangen met 900 megahertz (of een andere frequentie, afhankelijk van de serviceprovider). Om toegang te krijgen tot een wifi-signaal moet een aparte chip worden toegevoegd, om te communiceren in de 2,4 gigahertz-band.
Hoewel sommige chipfabrikanten (zoals Texas Instruments) triband- en quadband-chips hebben gebouwd en geïmplementeerd die op drie of vier verschillende banden kunnen afstemmen, bleef het een uitdaging om een echt universele chip te ontwerpen die toegang heeft tot alle frequenties. Maar de stimulans is er: een telefoon met een universele chip zou toegang kunnen krijgen tot alle diensten op het spectrum - van lokale televisie en radio tot wifi en WiMax - en daarnaast energie en kostbare ruimte besparen in krimpende gadgets.
De draadloze wereld heeft geen meer aangepaste radio's nodig die je in een handset stopt, zegt Asad Abidi , hoogleraar geïntegreerde schakelingen en systemen aan de UCLA en hoofdonderzoeker van het universele chipproject. In plaats daarvan heeft het een veelzijdige radio nodig die zo algemeen en zo flexibel is dat hij tv, Bluetooth-verbindingen en draadloos internet kan ontvangen.
Deze universele chip zou flexibiliteit bieden die vergelijkbaar is met die van een autoradiotuner, waardoor de meeste stations kunnen worden genegeerd en op slechts één frequentie kunnen worden ingesteld. Het chipontwerp van het team, dat in februari werd gepresenteerd op de International Solid-State Circuits Conference in San Francisco, is werk dat op weg is naar het maken van een echte afstembare radio, zegt Bill Krenik, manager draadloze geavanceerde architecturen bij Texas Instruments. Abidi heeft een chip ontworpen die toegang heeft tot alle binnenkomende radiosignalen, zegt hij, over een spectrum van 800 megahertz tot 5 gigahertz.
Het werk van het UCLA-team is gebaseerd op een technologisch concept dat software-defined radio of SDR wordt genoemd. Voor het eerst voorgesteld in de vroege jaren 1990 door Joe Mitola van Mitre Corporation, is SDR gebaseerd op het concept van het omzetten van alle inkomende radiosignalen (die elektromagnetische golven zijn en dus analoog) in digitale een s en 0 s. Dit zou de software van een circuit in staat stellen om door verschillende frequentiebanden te sorteren en degene te kiezen die van belang is. Het gebruik van software omzeilt de noodzaak om voor elke band een specifieke radio te ontwerpen en toe te voegen.
Een universele radioantenne ontvangt allerlei soorten signalen die door de lucht reizen - sommige sterk, sommige zwak - en allemaal op verschillende frequenties. Om elk analoog signaal in digitale vorm om te zetten, zou een chip een analoog-naar-digitaal-omzetter nodig hebben die enkele honderden watts aan stroom verbruikt, zegt Abidi - veel te veel voor een draagbaar apparaat.
Daarom gebruikte zijn team een aangepaste versie van SDR die gebruikmaakt van het feit dat niet alle inkomende signalen tegelijk hoeven te worden omgezet. Mensen zijn meestal maar in één kanaal tegelijk geïnteresseerd, zegt hij, zoals het gebruik van wifi of praten via een specifieke frequentie op een mobiel netwerk. Dus namen de onderzoekers een type apparaat op - dat voorheen alleen in obscure toepassingen werd gebruikt - in hun circuit dat in staat is om het enorme scala aan radiofrequenties te onderzoeken, de interesseband te selecteren en deze te benadrukken, terwijl ze de andere minder benadrukken. In wezen is deze tool - wat ingenieurs een breedband anti-aliasing-apparaat noemen - in staat om toegang te krijgen tot het spectrum en zich te concentreren op een enkele band, zodat slechts kleine hoeveelheden analoge informatie hoeven te worden omgezet in een digitaal signaal. Door bandkeuze in het circuit in te bouwen, kost de analoog-naar-digitaalconversie slechts tientallen milliwatt aan vermogen, zegt Abidi.
Hun vooruitgang, merkt hij op, was het herkennen van het potentieel van dit voorheen onderbenutte breedband anti-aliasing apparaat en het integreren met andere breedband circuitcomponenten om een complete ontvanger te bouwen. Het concept bestond al een tijdje, legt hij uit, maar niemand zag hoe krachtig het zou zijn voor softwaregedefinieerde radiotoepassingen.
Een chip die het inkomende signaal sorteert, zoals die van Abidi, is het type technologie dat SDR kan helpen werkelijkheid te worden in mobiele telefoons, zegt Bruce Fette, hoofdwetenschapper communicatienetwerken bij General Dynamics C4 Systems, een bedrijf dat grote softwaregedefinieerde radioapparatuur voor militair gebruik. En het idee van SDR wordt steeds aantrekkelijker voor de sector van mobiele apparaten, zegt hij, omdat het zoveel meer flexibiliteit biedt in de functies van een enkel apparaat, variërend van het gebruik van dezelfde mobiele telefoon over de hele wereld tot het ontgrendelen van een PDA. uw autodeur.
Abidi zegt dat er nog meer onderzoek moet worden gedaan voordat de chip klaar is voor commerciële toepassingen. Om te beginnen heeft zijn team alleen het conversieprobleem opgelost inkomend analoge naar digitale signalen over zo'n breed frequentiebereik. Draadloze apparaten moeten ook een uitgaand analoog signaal. Een echt universele chip zal uitgaande signalen moeten omzetten van digitale naar analoge vorm over een even groot aantal frequenties.
Toch heeft zijn team het moeilijkste deel van het probleem opgelost door de ontvanger aan te spreken, zegt Abidi. Inkomende signalen zijn veel ingewikkelder omdat je met een ontvanger naar de hele wereld luistert, zegt hij, terwijl je met zenders niet te maken hebt met ongewenste signalen.
Krenik voegt eraan toe dat, hoewel de opmars van Adibi niet alle problemen in de sector oplost, het een sterke basis legt voor verder werk aan SRD.
Abidi en zijn team hopen tegen het einde van de zomer de resterende technische problemen met hun universele chip op te lossen. Van daaruit zal het werk van andere onderzoekers die de digitale processor en software voor SDR ontwerpen, een rol gaan spelen, zegt hij. Abidi schat dat al deze onderdelen ergens volgend jaar zullen samenkomen voor een prototype. En, zegt hij, een universele chip zou binnen drie tot vijf jaar in draagbare draadloze gadgets kunnen zitten.
Foto op de startpagina met dank aan Asad Abidi, UCLA. Bijschrift: een prototype voor het ontvangergedeelte van een universele draadloze chip die radiofrequenties kan ontvangen van 800 megahertz tot 6 gigahertz - wat de noodzaak van meerdere chips in mobiele apparaten zou kunnen elimineren, de levensduur van de batterij zou verlengen en ze kleiner zou kunnen maken.