WiMAX-mobiltelefoner kommer närmare verkligheten

WiMAX, den soppade efterföljaren till den trådlösa WiFi-standarden, kan avsevärt öka mängden information som mobiltelefoner och andra mobila enheter kan dra från luften. Fram till nyligen har dock den utarbetade antenntekniken som behövs för att skicka och ta emot WiMAX-signaler varit en stor belastning på en mobil enhets batterier.

Nu när telekommunikationsindustrin har bestämt sig för de slutgiltiga specifikationerna för WiMAX, inklusive bestämmelser om energieffektivitet, undersöker tillverkare sätt att bygga de energieffektiva chips som behövs för att göra konsumenters WiMAX-enheter lönsamma.

WiMAX-aktiverade handdatorer skulle kunna få tillgång till större bandbredd än traditionella mobilnät, vilket möjliggör snabbare strömmande media och internetnedladdningar. Dessutom kan WiMAX-telefoner som använder Voice over Internet Protocol (VoIP) tappa färre samtal och fortsätta arbeta upp till 50 kilometer från basstationer, jämfört med 16 kilometer för mobilnät och WiFi är bara 100 meter.

Vissa telefoner är redan utrustade med ett WiFi-chip och kan få åtkomst till lokala WiFi-hotspots utöver mobilnätverk. Men WiFi-täckningen är ojämn – medan WiMAX-signaler som strålas ut från centrala torn kan täcka hela storstadsområden. Dessutom kan WiMAX-signaler bära 70 megabit data per sekund – mer än tre gånger de ungefär 20 megabitarna från WiFi, och klart bättre än de 300 kilobitarna i mobilnätverk.

Hittills är det bara en handfull företag i stora amerikanska städer som drar nytta av WiMAX-tekniken och använder utrustning som installerats innan de senaste standarderna slutfördes. I december 2005 Institutet för elektronik och elektroingenjörer (som skapade WiFi-standarden (802.11)) kom överens om tekniska specifikationer för mobil WiMAX. Nu driver stora företag, inklusive Intel, Alcatel och Qualcomm, för att utveckla WiMAX-kompatibla basstations- och chipsetteknologier. Dessutom, under de närmaste månaderna WiMAX Forum , ett konsortium av företag som tillverkar och distribuerar WiMAX-utrustning, kommer att börja testa och godkänna mobila produkter, säger Jeff Orr, forumets marknadschef.

Liksom de flesta chips för mobiltelefoner har WiMAX-chipset två halvor: en sänder och tar emot radiosignaler, den andra bearbetar dessa signaler. Sierra Monolithics från Redondo Beach, CA, specialiserar sig på att tillverka radiofrekvensdelen av WiMAX-kretsuppsättningen, som skickar signaler från telefonen och tar emot dem från en basstation. I början av 2007 räknar företaget med att leverera kommunikationskretsuppsättningar som förlänger batterilivslängden för WiMAX-handdatorer till samma räckvidd som mobilenheter, inklusive de traditionellt strömkrävande dubbelbandstelefoner som används av internationella resenärer.

Till skillnad från cellulära styrkretsar, som bara kan komma åt ett smalt band av radiospektrumet, vilket ofta gör nedladdningar långsammare, är WiMAX-kretsuppsättningar utformade för att ställa in och bearbeta bredare sträckor av radiospektrumet. Att samla in och bearbeta mer av radiospektrumet kräver dock mer kraft, eftersom fler frekvenser måste sorteras igenom.

Dessutom använder de flesta WiMAX-utrustning antennteknik som kallas MIMO (Multiple Input, Multiple Output), som använder mer än en antenn för att samtidigt samla in och skicka mer information längre avstånd, och energikrävande signalbehandlingsalgoritmer behövs för att sortera igenom den insamlade informationen via MIMO-anslutningar.

Strömproblemet är ännu mer formidabelt för tillverkare som vill bygga chips för flerbands WiMAX-telefoner för användning i olika delar av världen. Varje region, som USA och Asien, avsätter en annan del av spektrumet för WiMAX, och åtkomst till flera band kräver vanligtvis ett separat chip för varje band.

De flesta chiptillverkare, inklusive Sierra Monolithics, löser problemen med strömförbrukningen i WiMAX-chips genom att använda mindre transistorer som kräver mindre spänning för att slå på och av. Dessutom används algoritmiska metoder för att effektivt koda och avkoda information till radiovågor, vilket avlastar en del av energiförbrukningsbördan från MIMO. Sierra Monolithics tar sig an strömförbrukningsproblemet för flerbandschipset genom att bygga ett enda chip som kan skicka och ta emot signaler i två av de mest använda banden för WiMAX: 2,3-2,7 gigahertz och 3,3-3,8 gigahertz.

WiMAX är en mycket kraftfull och utarbetad standard där bandbredden kan väljas för i olika delar av världen, förklarar David Rowe, Sierras tekniska chef. Vi har varit tvungna att skapa en integrerad RF-krets som kan fungera var som helst. Om två separata enkelbandschip användes för att lösa flerbandsproblemet skulle varje radio kräva separata uppsättningar av kretsar, som skulle fungera redundant, slösa bort ström och tömma enhetens batteri. Sierras kombinerade krets sparar utrymme och använder mindre än 300 milliwatt ström för att komma åt två WiMAX-band, medan två enkelbandskretsuppsättningar vardera skulle förbruka cirka 220 milliwatt ström, säger Matt Pope, vice VD för företagets WiMAX-produktlinje.

För att nå ännu större effektivitet, säger Pope, vill deras ingenjörer flytta fler funktioner från bearbetningschippet till radiochippet. Andra företag, inklusive Texas Instruments och Intel, arbetar också med konceptet, vilket skulle minska mängden data som behöver flyttas mellan de två chipsen och på så sätt spara ström, säger Chris Knudsen, teknisk chef på Intels WiMAX Solutions Division .

Integrerade mobila WiMAX-tekniker kommer att behövas, säger Orr från WiMAX Forum, för att kunna erbjuda prisvärda produkter som också har snabbare dataåtkomst – utan att tappa batterierna. Konsumenter köper till exempel fler smarta telefoner som kan surfa på webben, och WiMAX blir attraktivt för befintliga trådlösa leverantörer eftersom det skulle kunna uppmuntra ännu mer användning av digitala datatjänster, där leverantörerna ofta tar betalt per kilobyte.

Mycket av det som mobiloperatörer står inför idag är inte hur man kan öka antalet minuter av rösttid, utan att öka mängden data [som kunder använder], säger Orr. Men den befintliga cellulära infrastrukturen, som byggdes för röstsamtal, blir mer och mer belastad med data. Vi får en smak av att utöka de datamöjligheter som finns, och föra mer data över dem, säger Orr – och det kommer att kräva ny teknik som WiMAX.

Dölj