Den hetaste tekniken som inte visas på CES: Smart Radio Chips

Utöver glittern från International Consumer Electronics Show, står den trådlösa industrin inför ett grundläggande problem: fler funktioner och snabbare dataöverföring tar ur telefonens batterier snabbare än någonsin.

Batterisparare: Radiosändarchippet som visas i denna modell justerar spänningen i farten, vilket minskar efterfrågan på el.

Lyckligtvis finns det utrymme för förbättringar inuti enheterna, i delar som kallas effektförstärkare som förvandlar elektricitet till radioenergi. I telefoner förbrukar de vanligtvis mer ström än någon annan komponent, men slösar bort hälften av den på vägen, eftersom många människor kan intyga om de har sett batteriet dö (och telefonen bli varm) efter en timmes strömmande video. Samma problem försvårar trådlösa nätverks basstationer, som skickar och tar emot signaler till och från enskilda telefoner.

Nu pågår en stor satsning för att utveckla smartare effektförstärkare som avsevärt minskar svinnet. Och enheter , en MIT-spinoff baserat i Cambridge, Massachusetts, förbereder en basstationsmodul och ett chip som den säger inte bara minskar batteriförbrukningen utan fungerar bra i applikationer med hög bandbredd för 4G LTE och framtida ultrasnabba teknologier.

Det grundläggande problemet är att den effekt som behövs för radioutgång fluktuerar snabbt när en enhet sänder data med höga hastigheter. Befintliga effektförstärkare håller sin spänning på en ganska hög nivå hela tiden för att vara förberedda för toppbehov – men det är slöseri. Nyare tillvägagångssätt justerar den nivån i farten, efter enveloppen för den faktiska radiosignalen.

Sådana envelope tracking, eller ET, teknologier är den hetaste hårdvaruutvecklingen inom mobiltelefonindustrin. Förra hösten blev Qualcomm det första företaget att leverera ett chip med sådan teknik, som det säger är branschens första för 3G och 4G LTE mobila enheter.

Företaget säger att chippet hjälper till att sänka elförbrukningen med 20 procent och hjälper till att minska ett relaterat problem – värmegenerering – med upp till 30 procent, vilket möjliggör längre batterilivslängd för slutanvändare, samt gör det möjligt för tillverkare att krympa storleken på sina enheter, säger Peter Carson, Qualcomms senior director of marketing.

Kuvertspåraren finns redan i 10 telefoner, inklusive Samsung Galaxy Note 3 och Nexus 5. Många andra komponenttillverkare kämpar för att komma ikapp, bl.a. Mediatek , RF mikroenheter , Skyworks , Texas instrument , Analoga enheter , Nujira , och Eta-enheter.

Svårigheten med ET är dock att dess effektivitet faller vid högre datahastigheter. Envelope trackers kräver ofta en relativt stor kondensator för att lagra och frigöra energiskurar samtidigt som de bibehåller jämna och kontinuerliga spänningsförändringar.

Eta Devices tar ett radikalt annorlunda tillvägagångssätt och gynnar snabba, abrupta förändringar med en mindre kondensator. Att använda en mindre kondensator är mer effektivt; nackdelen är att förändringarna i energi orsakar mer brus i en trådlös signal. Det problemet övervinns genom banbrytande digital signalbehandling, säger Joel Dawson, en av två MIT elektroteknikprofessorer som var med och grundade företaget.

Mattias Åström, VD för företaget, strävar efter en bilanalogi för att jämföra de två tillvägagångssätten. Envelope tracking är i grunden en kontinuerlig variabel växellåda, jämfört med vår manuella växellåda, säger han. Bränsleförbrukningen är alltid bättre när du har en manuell växellåda.

Företagets arbete har inte publicerats och chippet tillverkas nu för första gången, men konceptet har byggts ut för basstationer och kan komma att kommersialiseras i år. Eta-modulen, lite mindre än en skokartong, är den första 4G LTE-sändaren i världen som uppnår en genomsnittlig verkningsgrad på över 70 procent, ett stort hopp från 45 till 55 procent i för närvarande tillgänglig teknik, säger Dawson.

Vanu , ett företag som tillverkar trådlösa basstationer med låg effekt (se En liten mobiltelefonsändare tar rot på landsbygden i Afrika), testar tekniken och kan bli en tidig kund. Vi tror att detta kan ge oss en 'grön' fördel såväl som en driftskostnadsfördel, säger David Bither, direktör för plattformsteknik på Vanu.

Resultatet kan bli att utöka anslutningsmöjligheterna och göra det överkomligt för fler människor i utvecklingsvärlden, där dyra dieselbränslen driver minst 640 000 avlägsna basstationer till en kostnad av 15 miljarder dollar.

Eta-tekniken avslöjades först som en laboratoriebänk i slutet av 2012 (se Effektivitetsgenombrottslöften smartphones som använder hälften av kraften). Företaget finansierades med 6 miljoner dollar från Ray Stata, medgrundare av Analoga enheter , och hans riskföretag, Stata Venture Partners.

Dölj