Badacze z Laboratoriów Bella Lucent Technologies przedstawili architekturę i wyniki testów wydajności pierwszego na świecie turbo-układu scalonego opracowanego dla terminali mobilnych trzeciej generacji (3G) przeznaczonych do bezprzewodowej transmisji danych opartej na standardzie HSDPA (High Speed Downlink Packet Access).

Licencja na produkcję opracowanego w Laboratoriach Bella układu będzie udzielana producentom bezprzewodowych urządzeń transmisji danych. Nowy układ jest w stanie obsługiwać przekaz danych z szybkością do 24 Megabitów na sekundę – jest to szybkość prawie 10 razy większa, niż możliwa do osiągnięcia w eksploatowanych obecnie najnowocześniejszych sieciach telefonii mobilnej. Dwaj badacze z Laboratoriów Bella, którzy opracowali ten układ scalony, przedstawili go na konferencji International Solid State Circuits Conference (ISSCC).
HSDPA jest ewolucyjnym rozszerzeniem opartych na technice rozproszonego widma systemów UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) znanych również pod nazwą W-CDMA. Nowy układ scalony jest na tyle szybki, że obsługuje nie tylko systemy HSDPA pierwszej generacji oferujące szybkość transmisji pomiędzy 5 a 10 Mbit/s, lecz również przyszłe systemy Multiple-Input/Multiple-Output (MIMO) HSDPA, w których prędkość transmisji wzrośnie do 20 Mbps.
Tak ogromne prędkości osiągane są częściowo dzięki unikatowej implementacji turbo-kodów – niezwykle wydajnemu oprogramowaniu, które koryguje błędy poprzez dodanie – do każdego bitu transmitowanych danych – wielu redundantnych bitów umożliwiających dekoderowi bezbłędną rekonstrukcję oryginalnego sygnału. Dodatkowo układ scalony może być rekonfigurowany w celu obsługi przekazu pakietów danych o różnej wielkości i z różną prędkością, dzięki czemu staje się kompatybilny z różnymi prędkościami transmisji danych opartymi na technice adaptacyjnej modulacji i kodowania AMC (Adaptive Modulation and Coding), stanowiącej główną cechę umożliwiającą zwiększenie pojemności systemów HSDPA.
Turbo-dekoder został zaprojektowany przez zespół badaczy z Laboratoriów Bella w Sydney w Australii - ten sam zespół który w październiku zeszłego roku zaprezentował pierwszy na rynku układ scalony wykorzystujący technikę Bell Labs Layered Space Time (BLAST) MIMO. BLAST umożliwia terminalom sieci komórkowych trzeciej generacji odbieranie danych z prędkością 19,2 Mbit/s.
Podczas opracowywania układu scalonego zespół projektowy zastosował bardzo złożoną architekturę równoległą i nowatorską technikę kompresji, co umożliwia pracę i osiąganie dużych szybkości transmisji przy bardzo niskiej częstotliwości zegara. Dzięki temu układ scalony zużywa niewiele energii.
Zastosowanie techniki dynamicznej redukcji zużycia energii pozwala na dostosowanie ilości energii niezbędnej do zasilania dekodera w zależności od tego, jak i gdzie układ scalony jest wykorzystywany – na przykład zapewnianie większej mocy, gdy użytkownik porusza się samochodem, niż gdy pracuje w biurze. Technika ta gwarantuje maksimum wydajności przy bardziej oszczędnym zużyciu baterii terminala.
“W Laboratoriach Bella opracowuje się wysoce wydajne, energooszczędne komponenty, dzięki którym mogą istnieć urządzenia pracujące w HSDPA,” powiedział Ran Yan, wice prezydent Wireless Research w Laboratoriach Bella. “Turbo kody umożliwiają korektę błędów z szybkością przekazu zbliżoną do granic teoretycznych przewidzianych przez teorię informacji. W związku z tym nasz układ scalony jest praktycznie najszybszym urządzeniem możliwym do opracowania dla systemów komórkowych.”
Uczestnicząc w pracach 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Lucent odegrał główną rolę w definiowaniu standardów UMTS/HSDPA. Producenci terminali zgodnych z UMTS/HSDPA mogą się ubiegać o licencję na wykorzystanie nowego układu.
Dodatkowe szczegóły techniczne dotyczące układu scalonego dostępne są w opublikowanym ostatnio artykule “A 24 Mbps Radix-4 LogMAP Turbo Decoder for 3GPP-HSDPA Mobile Wireless,” dostępnym na stronie internetowej http://www.bell-labs.com/issccpaper/.
Laboratoria Bella są najważniejszym światowym źródłem nowych technologii komunikacyjnych. Od 1925 r. Laboratoria Bella otrzymały ponad 30 tysięcy patentów. Odegrały kluczową rolę w wynalezieniu lub w udoskonaleniu najważniejszych technologii komunikacyjnych dwudziestego wieku, w tym tranzystorów, sieci cyfrowych i przetwarzaniu sygnałów, laserów i systemów komunikacji światłowodowej, satelitów telekomunikacyjnych, modemów, telefonii komórkowej, elektronicznych central telefonicznych i systemu tonowego wybierania numerów telefonicznych. Naukowcy z Laboratoriów Bella otrzymali sześć Nagród Nobla w dziedzinie fizyki, dziewięć Narodowych Medali Nauki USA i osiem Narodowych Medali Techniki USA. Więcej informacji o Laboratoriach Bella można znaleźć na stronie http://www.bell-labs.com.