InnoPhase quiere cambiar la arquitectura de la radio digital. Aquí hay un vistazo al por qué y cómo.
El Internet de las cosas ha visto muchos millones, si no miles de millones, de dispositivos conectados a internet y esta repentina oleada de datos también ha dado lugar a tecnologías más avanzadas como la IA. Si bien la función de los dispositivos de IoT puede variar drásticamente de sensores de temperatura a abridores automáticos de puertas, a menudo tienen dos cosas en común: casi siempre usan Wi-Fi y muchos requieren montaje en una ubicación remota.
Los problemas de Wi-Fi y la necesidad de instalación remota no suelen ser problemáticos individualmente, pero cuando un dispositivo con batería requiere el uso de Wi-Fi, los diseñadores se enfrentan de repente a un problema muy difícil: la energía.
En este artículo, echaremos un vistazo a una compañía que desea hacer que los circuitos de RF sean más compatibles con el procesamiento digital al alejarse de los diseños analógicos tradicionales.
InnoPhase es una empresa de tecnología de radiofrecuencia con sede en San Diego que comenzó en 2012 y fue fundada por el Dr. Yang Xu (actual CEO y CTO) y el Dr. Dahong Qian.
Creen que han identificado un problema grave con los circuitos de RF.
La compañía afirma que los circuitos analógicos IQ en los SoC modernos están ocupando hasta el 60% del área del troquel y consumiendo hasta el 68% de la potencia.
Los circuitos de radio tradicionales son en gran parte analógicos, lo que requiere varios bloques funcionales (por ejemplo, filtros, convertidores de datos y multiplicadores) para implementarse en el hardware.
Según InnoPhase, "el problema más crítico que frena el desarrollo del mercado y el crecimiento de las soluciones de IoT basadas en baterías es la cantidad significativa de energía requerida por las arquitecturas de radio de" tecnología antigua "de hoy en día.
Entonces, ¿cómo se proponen abordar este problema?
El diferenciador de InnoPhase en su arquitectura propietaria es que su forma de onda RF se codifica y decodifica utilizando coordenadas polares. Estas señales de radio ahora pueden procesarse utilizando algoritmos de software. Las partes completas del hardware que solían implementarse como circuitos analógicos ahora se pueden implementar como circuitos digitales.
La compañía ha diseñado una arquitectura, PolaRFusion, que reduce drásticamente el consumo de energía, aleja la mayoría de los circuitos de RF del reino analógico y ejecuta los protocolos en software, no en circuitos de hardware.
La tecnología puede considerarse como una radio definida por software que reemplaza hasta un 70% de los circuitos analógicos por circuitos digitales. Estas unidades incluyen PA digital, oscilador controlado digital, convertidor de tiempo a digital, oscilador bloqueado por inyección y multiplicadores de hardware.
La imagen de abajo muestra la diferencia entre una arquitectura de RF clásica y el módulo de RF PolaRFusion donde las áreas rosadas indican circuitos analógicos. Tenga en cuenta que el único circuito analógico en el sistema PolaRFusion está en el LNA flexible y el ADC.
De acuerdo con InnoPhase, al cambiar el procesamiento analógico al dominio no lineal, la tecnología digital puede ser muy explotada, lo que permite reducir el tamaño de las matrices para producir circuitos de procesamiento de RF más pequeños.
Pero el cambio hacia el campo digital también reduce drásticamente el consumo de energía con la arquitectura PolaRFusion, que reduce el consumo de energía hasta ocho veces, de modo que los dispositivos Wi-Fi que funcionan con baterías pueden durar meses en lugar de semanas.
La naturaleza controlada digitalmente de los circuitos de RF también da lugar a un control de software mediante el cual se pueden definir diferentes protocolos para que un dispositivo pueda saltar entre Wi-Fi, Bluetooth y Zigbee sin la necesidad de ningún cambio de hardware.
Para obtener más información sobre InnoPhase, Bridgette Stone de AAC hizo algunas preguntas con el vicepresidente de ventas y marketing de InnoPhase, Tom Lee:
All About Circuits (AAC): ¿Por qué no ha cambiado la tecnología de RF en 25 años?
Tom Lee (TL): Mucho de esto ha sido que la electrónica digital no ha sido lo suficientemente rápida para procesar señales de radio. Se necesitarían muchas puertas digitales, lo cual es caro, por lo que hemos desarrollado un procesador digital muy especializado que está optimizado para las matemáticas no lineales. Esta es una idea revolucionaria y nadie más en el mercado ha hecho algo como esto. El otro beneficio real de pasar del dominio analógico al digital es que en el dominio digital puede comenzar a manipular señales en el software. Nuestra radio tiene cientos de pequeñas perillas que se pueden usar para cambiar los parámetros.
AAC: ¿Dónde cree que se está utilizando la tecnología PolaRFusion?
TL: Donde vemos que la tecnología que se utiliza es en dispositivos basados en baterías y en el borde de la red. Decidimos abordar el wi-fi por primera vez, ya que el wi-fi tiene una potencia considerablemente mayor que la de Bluetooth.
AAC: ¿Se está utilizando la tecnología PolaRFusion en el mundo real ahora?
TL: Hasta la fecha, tenemos una empresa en Florida que está desarrollando una cámara de seguridad que se puede montar en una ubicación remota, como un árbol, pero no querrá que se la suba un cable. Entonces, la idea es utilizar la tecnología InnoPhase para que una cámara de seguridad inalámbrica funcione con la batería de un teléfono celular durante un año sin necesidad de cargarla.
AAC: ¿Qué protocolos se pueden usar con InnoPhase?
TL: Hemos optimizado el primer chip para ejecutar Wi-Fi y Bluetooth, pero las versiones posteriores también podrán ejecutar Zigbee. La tecnología también podría aplicarse a otros protocolos de radio como LTE y NB-IoT.
InnoPhase cree que su arquitectura PolaRFusion podría cambiar el diseño de los dispositivos IoT de baja potencia que necesitan depender de la energía de la batería. En lugar de que las baterías deban cambiarse con frecuencia o de que las líneas eléctricas se dirijan a lugares remotos, los dispositivos pueden configurarse y olvidarse durante largos períodos de tiempo.
Pero la ventaja de las comunicaciones de baja potencia va más allá de IoT; Toca todos los entornos que involucran dispositivos inalámbricos remotos. Las aplicaciones que se beneficiarían de la comunicación por radio de baja potencia incluirían dispositivos portátiles, monitoreo médico, monitores de ambiente, drones controlados a distancia y muchos otros dispositivos cotidianos.
¿Algún ingeniero de RF en la multitud que tenga experiencia para compartir con respecto a estos conceptos? Iniciar una conversación en los comentarios a continuación.
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