Universāla mikroshēma mobilajiem tālruņiem

Kalifornijas Universitātes Losandželosā (UCLA) veiktie pētījumi liecina, ka viena bezvadu mikroshēma — sauc to par universālo mikroshēmu — varētu atrasties mobilajos tālruņos, kā arī citos bezvadu sīkrīkos jau pēc trim gadiem, pagarinot to akumulatoru. dzīvi, ļaujot izveidot gludāku dizainu un piekļūt funkcijām, kas nav saistītas ar Wi-Fi, GPS, globālo tālruņa pakalpojumu un Bluetooth.

Universālas bezvadu mikroshēmas uztvērēja daļas prototips, kas var uztvert radiofrekvences diapazonā no 800 megaherciem līdz 6 gigaherciem, kas varētu novērst vajadzību pēc vairākām mikroshēmām mobilajās ierīcēs, pagarināt to akumulatora darbības laiku un padarīt tās mazākas. (Foto pieklājīgi no Asada Abidi, UCLA.)

Mūsdienu mobilajos tālruņos var būt līdz sešiem bezvadu radio mikroshēmas, kas sūta un saņem informāciju elektromagnētisko viļņu veidā. Katrai mikroshēmai ir noteikta funkcija: viena ir paredzēta darbam ar mobilo sakaru operatora signāla frekvenci, bet citas ir paredzētas Wi-Fi, GPS un Bluetooth frekvencēm.

Vēsturiski inženieri ir izstrādājuši šīs mikroshēmas, lai tās darbotos tikai nelielā radiofrekvenču diapazonā. Piemēram, lai sazinātos ar mobilā tālruņa torni, mikroshēmu var optimizēt, lai nosūtītu un saņemtu informāciju 900 megahercu frekvencē (vai citā frekvencē atkarībā no pakalpojumu sniedzēja). Lai piekļūtu Wi-Fi signālam, ir jāpievieno atsevišķa mikroshēma, lai sazinātos 2,4 gigahercu joslā.

Lai gan daži mikroshēmu ražotāji (piemēram, Texas Instruments) ir izveidojuši un izvietojuši trīsjoslu un četrjoslu mikroshēmas, kuras var noregulēt trīs vai četrās dažādās joslās, izstrādāt patiesi universālu mikroshēmu, kas var piekļūt visām frekvencēm, joprojām ir izaicinājums. Taču stimuls ir: tālrunis ar universālu mikroshēmu var piekļūt jebkuram spektra pakalpojumam — no vietējās televīzijas un radio līdz Wi-Fi un WiMax — papildus taupa enerģiju un dārgo vietu sarūkošajos sīkrīkos.

Bezvadu pasaulei nav vajadzīgi vairāk pielāgoti radioaparāti, ko ievietojat klausulē, saka Asads Abidi , UCLA integrēto shēmu un sistēmu profesors un universālās mikroshēmas projekta vadošais pētnieks. Tā vietā tam ir nepieciešams viens daudzpusīgs radio, kas ir tik vispārīgs un tik elastīgs, ka [tas] var uztvert TV, Bluetooth savienojumus un bezvadu internetu.

Šī universālā mikroshēma nodrošinātu elastību, kas ir līdzīga automašīnas radio uztvērējam, ļaujot ignorēt lielāko daļu staciju un iestatīt tikai vienu frekvenci. Komandas mikroshēmu dizains, kas tika prezentēts februārī Starptautiskajā cietvielu shēmu konferencē Sanfrancisko, ir darbs, kas virzās uz īstu noskaņojama radio izveidi, saka Bils Kreniks, Texas Instruments bezvadu uzlabotas arhitektūras vadītājs. Abidi ir izstrādājis mikroshēmu, kas spēj piekļūt visiem ienākošajiem radio signāliem, viņš saka, spektrā no 800 megaherciem līdz 5 gigaherciem.

UCLA komandas darbs balstās uz tehnoloģisko koncepciju, ko sauc par programmatūras definētu radio vai SDR. Pirmo reizi 1990. gadu sākumā ierosināja Džo Mitola no Mitre Corporation, SDR pamatā ir koncepcija par visu ienākošo radiosignālu (kas ir elektromagnētiskie viļņi un tādējādi analogie) pārveidošanu ciparu formātā. viens smiltis 0 s. Tas ļautu ķēdes programmatūrai kārtot dažādas frekvenču joslas un izvēlēties interesējošo. Programmatūras izmantošana novērš nepieciešamību izstrādāt un pievienot īpašu radio katrai joslai.

Universālā radio antena uztver visu veidu signālus, kas ceļo pa gaisu – daži spēcīgi, daži vāji – un visi dažādās frekvencēs. Lai pārvērstu katru analogo signālu digitālā formā, mikroshēmai būtu nepieciešams analogo-digitālo pārveidotājs, kas sadedzina vairākus simtus vatu jaudas, saka Abidi — pārāk daudz pārnēsājamai ierīcei.

Tāpēc viņa komanda izmantoja modificētu SDR versiju, kas izmanto faktu, ka ne visi ienākošie signāli ir jāpārvērš vienlaikus. Viņš saka, ka cilvēkus parasti interesē tikai viens kanāls vienlaikus, piemēram, izmantojot Wi-Fi vai runājot, izmantojot noteiktu frekvenci mobilajā tīklā. Tāpēc pētnieki savā ķēdē iekļāva tāda veida ierīci, kas iepriekš tika izmantota tikai neskaidros lietojumos, kas spēj pārbaudīt plašo radiofrekvenču diapazonu, izvēlēties interesējošo joslu un uzsvērt to, vienlaikus samazinot pārējo. Būtībā šis rīks – ko inženieri sauc par platjoslas pretizlīdzināšanas ierīci – spēj piekļūt spektram un koncentrēties uz vienu joslu, tāpēc tikai neliels analogās informācijas apjoms ir jāpārvērš ciparu signālā. Iebūvējot ķēdē joslas izvēli, analogā-digitālā pārveide aizņem tikai desmitiem milivatu jaudas, saka Abidi.

Viņš atzīmē, ka viņu virzība uz priekšu apzinājās šīs iepriekš nepietiekami izmantotās platjoslas anti-aliasing ierīces potenciālu un integrēja to ar citiem platjoslas shēmas komponentiem, lai izveidotu pilnīgu uztvērēju. Viņš skaidro, ka šī koncepcija pastāvēja kādu laiku, taču neviens neredzēja, cik jaudīga tā būtu programmatūras definētām radio lietojumprogrammām.

Mikroshēma, kas šķiro ienākošo signālu, piemēram, Abidi, ir tehnoloģija, kas varētu palīdzēt SDR kļūt par realitāti mobilajos tālruņos, saka Brūss Fets, galvenais sakaru tīklu zinātnieks uzņēmumā General Dynamics C4 Systems, kas veido lielu programmatūras definētu programmatūru. radioiekārtas militārām vajadzībām. Viņš saka, ka SDR ideja kļūst arvien pievilcīgāka mobilo ierīču nozarei, jo tā nodrošina daudz lielāku elastību vienas ierīces funkcijās, sākot no viena un tā paša mobilā tālruņa izmantošanas visā pasaulē līdz PDA atbloķēšanai. jūsu automašīnas durvis.

Abidi saka, ka vēl ir jāveic vairāk pētījumu, pirms mikroshēma ir gatava komerciālai lietošanai. Pirmkārt, viņa komanda ir atrisinājusi tikai konvertēšanas problēmu ienākošā analogos uz digitālajiem signāliem tik plašā frekvenču diapazonā. Bezvadu ierīcēm ir arī jāpārraida an izejošo analogais signāls. Patiesi universālai mikroshēmai būs jāpārvērš izejošie signāli no digitālā uz analogo formātu līdzīgi plašā frekvenču diapazonā.

Tomēr viņa komanda ir atrisinājusi problēmas sarežģītāko daļu, uzrunājot uztvērēju, saka Abidi. Ienākošie signāli ir daudz sarežģītāki, jo ar uztvērēju jūs klausāties visu pasauli, viņš saka, turpretim ar raidītājiem jūs necīnās ar nevēlamiem signāliem.

Krenik piebilst, ka, lai gan Adibi attīstība neatrisina visas problēmas, ar kurām saskaras nozare, tas rada spēcīgu pamatu turpmākam darbam SRD virzienā.

Abidi un viņa komanda cer līdz vasaras beigām atrisināt atlikušās tehniskās problēmas ar savu universālo mikroshēmu. Pēc tam tiks izmantots citu pētnieku darbs, kuri izstrādā SDR digitālo procesoru un programmatūru, viņš saka. Abidi lēš, ka visi šie gabali tiks apvienoti prototipam kaut kad nākamgad. Un, viņš saka, universāla mikroshēma varētu būt rokas bezvadu sīkrīkos trīs līdz piecu gadu laikā.

Mājas lapas fotoattēlu sniedza Asads Abidi, UCLA. Paraksts: Universālas bezvadu mikroshēmas uztvērēja daļas prototips, kas var uztvert radiofrekvences diapazonā no 800 megaherciem līdz 6 gigaherciem, kas varētu novērst vajadzību pēc vairākām mikroshēmām mobilajās ierīcēs, pagarināt to akumulatora darbības laiku un samazināt tās.

paslēpties