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Une puce universelle pour téléphones portables
Des recherches menées à l'Université de Californie à Los Angeles (UCLA) ont montré qu'une seule puce sans fil - appelez-la puce universelle - pourrait être intégrée aux téléphones portables, ainsi qu'à d'autres gadgets sans fil, en aussi peu que trois ans, prolongeant leur batterie. la vie, permettant des conceptions plus élégantes et leur permettant d'accéder à des fonctionnalités au-delà du Wi-Fi, du GPS, du service téléphonique mondial et du Bluetooth.
Un prototype pour la partie récepteur d'une puce sans fil universelle qui peut recevoir des fréquences radio allant de 800 mégahertz à 6 gigahertz - ce qui pourrait éliminer le besoin de plusieurs puces dans les appareils mobiles, prolonger la durée de vie de leur batterie et les rendre plus petites. (Photo gracieuseté d'Asad Abidi, UCLA.)
Les téléphones portables d'aujourd'hui peuvent contenir jusqu'à six puces radio sans fil, qui envoient et reçoivent des informations sous forme d'ondes électromagnétiques. Chaque puce a une fonction spécifique : il y en a une conçue pour fonctionner à la fréquence du signal de l'opérateur cellulaire et d'autres pour les fréquences Wi-Fi, GPS et Bluetooth.
Historiquement, les ingénieurs ont conçu ces puces pour qu'elles fonctionnent dans une petite plage de fréquences du spectre radio. Par exemple, afin de communiquer avec une tour de téléphonie cellulaire, une puce peut être optimisée pour envoyer et recevoir des informations à 900 mégahertz (ou à une autre fréquence selon le fournisseur de services). Pour accéder à un signal Wi-Fi, une puce séparée doit être ajoutée, pour communiquer dans la bande 2,4 gigahertz.
Bien que certains fabricants de puces (tels que Texas Instruments) aient construit et déployé des puces tribande et quadribande pouvant s'accorder sur trois ou quatre bandes différentes, la conception d'une puce véritablement universelle pouvant accéder à toutes les fréquences est restée un défi. Mais l'incitatif est là : un téléphone avec une puce universelle pourrait accéder à n'importe quel service du spectre - de la télévision et de la radio locales au Wi-Fi et WiMax - en plus d'économiser de l'énergie et de l'espace précieux dans des gadgets de plus en plus petits.
Le monde sans fil n'a pas besoin de plus de radios personnalisées que vous insérez dans un combiné, dit Assad Abidi , professeur de circuits et systèmes intégrés à l'UCLA et chercheur principal sur le projet de puce universelle. Au lieu de cela, il a besoin d'une radio polyvalente qui est si générale et si flexible qu'elle peut recevoir la télévision, les connexions Bluetooth et Internet sans fil.
Cette puce universelle offrirait une flexibilité similaire à celle d'un tuner d'autoradio, permettant d'ignorer la plupart des stations et de se concentrer sur une seule fréquence. La conception de la puce de l'équipe, présentée en février lors de la conférence internationale sur les circuits à semi-conducteurs à San Francisco, est un travail qui vise à créer une véritable radio accordable, a déclaré Bill Krenik, responsable des architectures avancées sans fil chez Texas Instruments. Abidi a conçu une puce capable d'accéder à tous les signaux radio entrants, dit-il, sur un spectre de 800 mégahertz à 5 gigahertz.
Le travail de l'équipe de l'UCLA repose sur un concept technologique appelé radio définie par logiciel, ou SDR. Proposé pour la première fois au début des années 1990 par Joe Mitola de Mitre Corporation, le SDR est basé sur le concept de conversion de tous les signaux radio entrants (qui sont des ondes électromagnétiques et donc analogiques) en numérique un sable 0 s. Cela permettrait au logiciel d'un circuit de trier différentes bandes de fréquences et de choisir celle qui vous intéresse. L'utilisation d'un logiciel évite de concevoir et d'ajouter une radio spécifique pour chaque bande.
Une antenne radio universelle reçoit toutes sortes de signaux voyageant dans l'air - certains forts, d'autres faibles - et tous à des fréquences différentes. Afin de convertir chaque signal analogique sous forme numérique, une puce nécessiterait un convertisseur analogique-numérique qui consomme plusieurs centaines de watts de puissance, dit Abidi – bien trop pour un appareil portable.
Par conséquent, son équipe a utilisé une version modifiée de SDR qui exploite le fait que tous les signaux entrants n'ont pas besoin d'être convertis en même temps. Les gens ne s'intéressent généralement qu'à un seul canal à la fois, dit-il, comme utiliser le Wi-Fi ou parler via une fréquence spécifique sur un réseau cellulaire. Les chercheurs ont donc incorporé un type d'appareil - auparavant utilisé uniquement dans des applications obscures - dans leur circuit qui est capable d'examiner la vaste gamme de fréquences radio, de sélectionner la bande d'intérêt et de la mettre en valeur, tout en réduisant l'accentuation des autres. Essentiellement, cet outil - ce que les ingénieurs appellent un dispositif d'anticrénelage à large bande - est capable d'accéder au spectre et de se concentrer sur une seule bande, de sorte que seules de petites quantités d'informations analogiques doivent être converties en un signal numérique. En intégrant la sélection de bande dans le circuit, la conversion analogique-numérique ne prend que des dizaines de milliwatts de puissance, explique Abidi.
Leur avancée, note-t-il, consistait à reconnaître le potentiel de ce dispositif d'anticrénelage à large bande auparavant sous-utilisé et à l'intégrer à d'autres composants de circuit à large bande pour construire un récepteur complet. Le concept existait depuis un certain temps, explique-t-il, mais personne n'a vu à quel point il serait puissant pour les applications radio définies par logiciel.
Une puce qui trie le signal entrant comme celle d'Abidi est le type de technologie qui pourrait aider le SDR à devenir une réalité dans les téléphones portables, a déclaré Bruce Fette, scientifique en chef des réseaux de communication chez General Dynamics C4 Systems, une entreprise qui construit de grands logiciels définis équipements radio à usage militaire. Et l'idée du SDR devient de plus en plus attrayante pour l'industrie des appareils mobiles, dit-il, car il offre beaucoup plus de flexibilité dans les fonctions d'un seul appareil, allant de l'utilisation du même téléphone portable partout dans le monde au déverrouillage d'un PDA. votre portière de voiture.
Abidi dit qu'il reste encore des recherches à faire avant que la puce ne soit prête pour des applications commerciales. D'une part, son équipe n'a résolu que le problème de la conversion entrant des signaux analogiques aux signaux numériques sur une si large gamme de fréquences. Les appareils sans fil doivent également transmettre un sortant Signal analogique. Une puce véritablement universelle devra convertir les signaux sortants de la forme numérique à la forme analogique sur une gamme de fréquences tout aussi large.
Pourtant, son équipe a résolu la partie la plus difficile du problème en s'adressant au récepteur, dit Abidi. Les signaux entrants sont beaucoup plus compliqués car, avec un récepteur, vous écoutez le monde entier, dit-il, alors qu'avec les émetteurs, vous n'êtes pas aux prises avec des signaux indésirables.
Krenik ajoute que, bien que l'avancée d'Adibi ne résolve pas tous les problèmes auxquels l'industrie est confrontée, elle jette des bases solides pour la poursuite des travaux vers le SRD.
Abidi et son équipe espèrent résoudre les problèmes techniques restants avec leur puce universelle d'ici la fin de l'été. À partir de là, les travaux d'autres chercheurs qui conçoivent le processeur numérique et le logiciel pour le SDR entreront en jeu, dit-il. Abidi estime que toutes ces pièces seront réunies pour un prototype l'année prochaine. Et, dit-il, une puce universelle pourrait être intégrée aux gadgets sans fil portables d'ici trois à cinq ans.
Photo de la page d'accueil avec l'aimable autorisation d'Asad Abidi, UCLA. Légende : Un prototype de la partie récepteur d'une puce sans fil universelle pouvant recevoir des fréquences radio allant de 800 mégahertz à 6 gigahertz, ce qui pourrait éliminer le besoin de plusieurs puces dans les appareils mobiles, prolonger la durée de vie de la batterie et les réduire.