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Un chip universal para teléfonos móviles
Una investigación de la Universidad de California, Los Ángeles (UCLA) ha demostrado que un solo chip inalámbrico, llámelo chip universal, podría estar en teléfonos celulares, así como en otros dispositivos inalámbricos, en tan solo tres años, extendiendo su batería. vida, permitiendo diseños más elegantes y permitiéndoles acceder a funciones más allá de Wi-Fi, GPS, servicio telefónico global y Bluetooth.
Un prototipo para la parte del receptor de un chip inalámbrico universal que puede recibir frecuencias de radio que van desde 800 megahercios a 6 gigahercios, lo que podría eliminar la necesidad de múltiples chips en los dispositivos móviles, extender la vida útil de la batería y hacerlos más pequeños. (Foto cortesía de Asad Abidi, UCLA).
Los teléfonos móviles actuales pueden contener hasta seis chips de radio inalámbricos, que envían y reciben información en forma de ondas electromagnéticas. Cada chip tiene una función específica: hay uno diseñado para funcionar en la frecuencia de la señal del operador de telefonía celular y otros para las frecuencias de Wi-Fi, GPS y Bluetooth.
Históricamente, Los ingenieros han diseñado estos chips para que funcionen dentro de un pequeño rango de frecuencias en el espectro de radio. Por ejemplo, para comunicarse con una torre de telefonía celular, se puede optimizar un chip para enviar y recibir información a 900 megahercios (u otra frecuencia, según el proveedor de servicios). Para acceder a una señal de Wi-Fi, se debe agregar un chip separado, para comunicarse en la banda de 2.4 gigahertz.
Aunque algunos fabricantes de chips (como Texas Instruments) han construido e implementado chips tribanda y cuatribanda que pueden sintonizarse en tres o cuatro bandas diferentes, el diseño de un chip verdaderamente universal que pueda acceder a todas las frecuencias sigue siendo un desafío. Pero el incentivo está ahí: un teléfono con un chip universal podría acceder a cualquier servicio del espectro, desde televisión y radio locales, hasta Wi-Fi y WiMax, además de ahorrar energía y un espacio precioso dentro de los dispositivos que se encogen.
El mundo inalámbrico no necesita más radios personalizadas que se guardan en un teléfono, dice Asad Abidi , profesor de circuitos y sistemas integrados en UCLA e investigador principal del proyecto de chip universal. En cambio, necesita una radio versátil que sea tan general y tan flexible que pueda recibir TV, conexiones Bluetooth e Internet inalámbrico.
Este chip universal proporcionaría una flexibilidad similar a la de un sintonizador de radio de automóvil, lo que permitiría ignorar la mayoría de las estaciones y concentrarse en una sola frecuencia. El diseño de chips del equipo, presentado en febrero en la Conferencia Internacional de Circuitos de Estado Sólido en San Francisco, es un trabajo que avanza hacia la creación de una radio sintonizable real, dice Bill Krenik, gerente de arquitecturas avanzadas inalámbricas de Texas Instruments. Abidi ha diseñado un chip que es capaz de acceder a todas las señales de radio entrantes, dice, en un espectro de 800 megahertz a 5 gigahertz.
El trabajo del equipo de UCLA se basa en un concepto tecnológico llamado radio definida por software o SDR. Propuesto por primera vez a principios de la década de 1990 por Joe Mitola de Mitre Corporation, SDR se basa en el concepto de convertir todas las señales de radio entrantes (que son ondas electromagnéticas y, por lo tanto, analógicas) en digitales. 1 arena 0 s. Esto permitiría al software de un circuito clasificar a través de diferentes bandas de frecuencia y seleccionar la que le interese. El uso de software evita la necesidad de diseñar y agregar una radio específica para cada banda.
Una antena de radio universal recibe todo tipo de señales que viajan por el aire, algunas fuertes, otras débiles, y todas en diferentes frecuencias. Para convertir cada señal analógica en formato digital, un chip requeriría un convertidor de analógico a digital que quema varios cientos de vatios de potencia, dice Abidi, demasiado para un dispositivo portátil.
Por lo tanto, su equipo utilizó una versión modificada de SDR que aprovecha el hecho de que no todas las señales entrantes deben convertirse a la vez. Las personas generalmente están interesadas en un solo canal a la vez, dice, como usar Wi-Fi o hablar a través de una frecuencia específica en una red celular. Entonces, los investigadores incorporaron un tipo de dispositivo, que antes solo se usaba en aplicaciones oscuras, en su circuito que es capaz de examinar la amplia gama de frecuencias de radio, seleccionar la banda de interés y enfatizarla, mientras que quita énfasis a las demás. En esencia, esta herramienta, lo que los ingenieros llaman un dispositivo anti-aliasing de banda ancha, puede acceder al espectro y enfocarse en una sola banda, por lo que solo pequeñas cantidades de información analógica necesitan convertirse en una señal digital. Al incorporar la selección de banda en el circuito, la conversión de analógico a digital requiere solo decenas de milivatios de potencia, dice Abidi.
Su avance, señala, fue reconocer el potencial de este dispositivo anti-aliasing de banda ancha previamente infrautilizado e integrarlo con otros componentes de circuitos de banda ancha para construir un receptor completo. El concepto había existido por un tiempo, explica, pero nadie vio lo poderoso que sería para aplicaciones de radio definidas por software.
Un chip que clasifica la señal entrante como el de Abidi es el tipo de tecnología que podría ayudar a que el SDR se convierta en una realidad en los teléfonos móviles, dice Bruce Fette, científico jefe de redes de comunicación de General Dynamics C4 Systems, una empresa que construye grandes formatos definidos por software. Equipos de radio para uso militar. Y la idea de SDR se está volviendo más atractiva para la industria de dispositivos móviles, dice, porque brinda mucha más flexibilidad en las funciones de un solo dispositivo, que van desde usar el mismo teléfono celular en todo el mundo, hasta tener un desbloqueo de PDA. la puerta de su coche.
Abidi dice que aún quedan más investigaciones por hacer antes de que el chip esté listo para aplicaciones comerciales. Por un lado, su equipo solo ha resuelto el problema de convertir entrante señales analógicas a digitales en una gama tan amplia de frecuencias. Los dispositivos inalámbricos también deben transmitir una saliente Señal analoga. Un chip verdaderamente universal necesitará convertir las señales salientes de forma digital a analógica en un rango igualmente amplio de frecuencias.
Aún así, su equipo ha resuelto la parte más difícil del problema al dirigirse al receptor, dice Abidi. Las señales entrantes son mucho más complicadas porque, con un receptor, estás escuchando a todo el mundo, dice, mientras que con los transmisores, no estás compitiendo con señales no deseadas.
Krenik agrega que, si bien el avance de Adibi no resuelve todos los problemas a los que se enfrenta la industria, sienta una base sólida para seguir trabajando en el desarrollo de los sistemas de desarrollo de motores de búsqueda.
Abidi y su equipo esperan solucionar los problemas técnicos restantes con su chip universal a finales del verano. A partir de ahí, entrará en juego el trabajo de otros investigadores que diseñan el procesador digital y el software para SDR, dice. Abidi estima que todas estas piezas se unirán para un prototipo en algún momento del próximo año. Y, dice, un chip universal podría estar en dispositivos inalámbricos de mano dentro de tres a cinco años.
Foto de la página de inicio cortesía de Asad Abidi, UCLA. Leyenda: Un prototipo de la parte del receptor de un chip inalámbrico universal que puede recibir frecuencias de radio que van desde 800 megahercios hasta 6 gigahercios, lo que podría eliminar la necesidad de varios chips en los dispositivos móviles, extender la vida útil de la batería y hacerlos más pequeños.