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Vallejo, Horacio - Un telfono celular por dentro / dirigido por Horacio Vallejo. - 1a ed. - Buenos Aires : Quark,2008. 80 p. ; 28x20 cm.

ISBN 978-987-623-074-2

1. Electrnica. I. Vallejo, Horacio, dir. II. TtuloCDD 621.3 Fecha de catalogacin: 30/06/2008

Director de la Coleccin Club SEIng. Horacio D. Vallejo

Jefe de Redaccin:Pablo M. Dodero

Autor de esta edicin:Ing. Horacio D. Vallejo

Club Saber Electrnica es unapublicacin de Saber Internacional SA deCV de Mxico y Editorial Quark SRL deArgentina

Editor Responsable en Argentina yMxico:Ing. Horacio D. Vallejo

Administracin Argentina:Teresa C. Jara

Administracin Mxico:Patricia Rivero Rivero

Comercio Exterior Argentina:Hilda Jara

Comercio Exterior Mxico:Margarita Rivero Rivero

Director Club Saber Electrnica:Luis Leguizamn

Responsable de Atencin al Lector:Alejandro A. Vallejo

Coordinador InternacionalJos Mara Nieves

PublicidadArgentina: 4301-8804 - Mxico: 5839-5277

StaffVctor Ramn Rivero RiveroOlga Vargas

Liliana VallejoMariela VallejoJavier IsasmendiRamn MioFernando Ducach

Areas de ApoyoTeresa DucachDisprofFernando FloresPaula VidalRal Romero

Internet: www.webelectronica.com.arWeb Manager: Luis Leguizamn

COMOFUNCIONAN LOSTELEFONOSCELULARES.

GENERALIDADES YDIAGRAMA ENBLOQUES DE UN

MOVIL..............................................................3

Diagrama en bloques de la seccin de RF de untelfono celular Sony .............................................3

Diagrama en bloques de sistema de banda base.5

Diagrama en bloques de la etapa de audio...........6

ELCIRCUITO DEANTENA..................................7Introduccin............................................................7

CIRCUITO DERECEPCIONGSM DE UNMOVIL.CIRCUITOSFRONT END YBACK END................10Introduccin..........................................................10

El circuito FRONT END .......................................10

El circuito BACK END. Funcionamiento del U500

Magic LV ..............................................................13

FUNCIONES DELCONTROL DELCIRCUITO DEPROCESAMIENTO DESEALES(MAGICLV) ......17Introduccin..........................................................17

ELSINTETIZADOR/ TRANSMISOR DELCIRCUITO DEPROCESAMIENTO DESEALES .........................21Introduccin..........................................................21

ELCIRCUITO DEVCO Y ELAMPLIFICADORFINAL

GSM.............................................................24Descripcin del oscilador controlado por tensin deun telfono celular................................................24

Descripcin del Amplificador PA GSM ................24

EL CIRCUITO CONVERSOR WCDMA MAX 2388 .27

Introduccin..........................................................27

Que es WCDMA? ................................................27

ELSISTEMA DEFI PARAWCDMA MAX2388.31Introduccin..........................................................31

Funcionamiento de este integrado MAX2309 .....31

PROCESAMIENTO DESEALES. PROCESAMIENTODE LAS SEALES WCDMA EN BANDA BASE

HARMONYL ITE . ELSINTETIZADOR. BLOQUETRANSMISOR DELHARMONYL ITE.....................35Introduccin..........................................................35El sintetizador de seales WCDMA.....................38El transmisor del Harmony Lite............................38El MAX2363.........................................................41

MAX 2363 - TRANSMISORWCDMA. ELMODULADOR DETRANSMISION DE UNCELULAR44Introduccin..........................................................44

PA AMPLIFICADOR DEPOTENCIA DETRANSMISIONWCDMA.......................................................48Introduccin..........................................................48El Amplificador de salida TX................................48

CARGA DEBATERIA DE UNTELEFONOCELULAR51El Regulador de voltaje........................................52

SISTEMA DEAUDIO DE UNTELEFONOCELULAR 55Introduccin..........................................................55La Recepcin de audio ........................................55La Transmisin de audio .....................................57Etapa de audio de potencia & PCAP ..................60Procesador de banda base..................................60

BLUETOOTH EN LOSTELEFONOSCELULARES....65Introduccin..........................................................65

Ms sobre Bluetooth............................................68

GPS EN LOSTELEFONOSCELULARES.............69Introduccin..........................................................69GPS en los telfonos celulares............................73Pngale GPS a su celular....................................74

LACAMARA Y ELPROCESADOR DEMANEJO DEPUERTOS .......................................................75Introduccin..........................................................75El patrn RGB de Bayer ......................................75Helen: El procesador de apoyo ...........................78


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Club Saber Electrnica 9

Figura 2


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10 Club Saber Electrnica

Introduccin

Es evidente que todos los telfonos celulares ha-cen lo mismo (desde el punto de vista de comunica-ciones) y por ello lo explicado sobre la etapa de unmvil puede extenderse a todos los aparatos. Con-

tinuando con la descripcin de las diferentes etapasque componen a un telfono celular, en este aparta-do describiremos el diagrama en bloques de la eta-pa de recepcin para la tecnologa GSM. Veremosla etapa final y luego la descripcin del sistemaque controla a este circuito, cmo se realiza la con-versin de seal para obtener informacin digitalque pueda ser procesada por el microcontroladordel telfono. La explicacin la haremos en base aldenominado Magic LV, circuito integrado (deno-minado como U500 en celulares Motorola) que, co-mo veremos, es el corazn del sistema.

El Circuito Front End

Una vez que una seal es detectada en la ante-na de un mvil, ya sea EGSM, PCS o DCS, prime-ro pasa por circuitos tipo balun (balanced-unba-lanced) que convierten a dicha seal en balancea-da respecto de un punto de referencia (convierte

una seal desequilibrada a la condicin de lneaequilibrada, tal como sucede en un sintonizador deun receptor de televisin) para luego ser conducidaal circuito integrado, que realiza su tratamiento yque en el diagrama en bloques de la figura 1 co-rresponde al LIFE U625. Al respecto, reiteramosque hacemos la descripcin de cada etapa basn-donos en un telfono Motorola Nivel 3 A920, peroque lo explicado se aplica para saber cmo funcio-na cualquier telfono celular con similar tecnologa.

Los balunes suelen introducir prdidas del ordende 1dB.


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Figura 2


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Generalmente a esta interfase se la emplea pa-ra controlar una seal interna por medio de un con-trolador externo, que es lo que ocurre con los VCOs

del LIFE que deben ser controlados por el bloqueMAGIC_LV.

La seal RX_VCO es reenviada al prescaler deentrada con una frecuencia que depender del ca-nal seleccionado. La seal en este canal tiene unaamplitud de 30dB.

LIFE contiene tres osciladores controlados portensin (RX_VCO) los cuales operan a frecuenciasdel orden de los 4GHz. Los tres osciladores interna-mente se tratan para que provean seales en perfec-ta cuadratura segn la banda seleccionada (en es-te ejemplo empleamos las bandas GSM =900MHz, DSC = 1800MHz y PCS = 1900MHz).

La seal de entrada de RF de sintona (RX_TU-NE) proveniente del procesador de entrada (MA-GIC_LV) selecciona la frecuencia de oscilacin delVCO a travs de la aplicacin de una tensin com-prendida entre 0,5V y 4,5V.

De esta manera, las frecuencias de oscilacin decada VCO local depender de cada tecnologa obanda y ser:

DCS: 3610MHz - 35759MHz,EGSM: 3700MHz - 3838MHz,PCS: 3859 - 3980MHz.

La seal de AGC (control automtico de ganan-cia) es provista por un amplificador (comn a lastres bandas) y compartida por los cuatro amplifica-dores. La ganancia del amplificador de AGC secontrola por medio de la tensin presente en unpin, utilizando un conversor DA de 6 bits.

El seteo del AGC se realiza mediante las lneasde programacin SPIDATA, SPI_CLK y SPI_CE (figu-ra 2).

El integrado LIFE tiene un detector de RF internoen la entrada del amplificador de AGC.

El nivel de salida de corriente continua detecta-do ser comparado contra una seal de referencia,que es seleccionable por medio del bus SPI, de mo-do que el umbral pueda ser puesto a 0dB, 3dB,6dB, o 9dB debajo del nivel, que causa el mal fun-

cionamiento de mezclador.

Si el nivel de la seal detectada es superior al ni-vel de referencia, la lnea AGC_GLAG ir a 1 l-gico, el MAGIC_LV recibir este cambio de nivel en

la lnea y cambia la ganancia del AGC hasta el ni-vel necesario que haga que desaparezca ese 1en AGC_FLAG y vuelva a 0.

Aclaremos nuevamente que tanto las seales defase (I/ IX) como las de cuadratura (Q/ QX), tienenuna frecuencia del orden de los 100kHz y represen-tan valores bajos de frecuencia intermedia (VLIF).

El pin de entrada RX_EN_LIFE controla el estadoON/ OFF del receptor y del circuito PLL.

Para amplitudes de la seal presente en la ante-na del orden de 50dB, se espera tener una sealde VLFI de salida pico a pico del orden de 1mVpp.

El Circuito Back - EndFuncionamiento del U500 Magic LV

En la figura 3 podemos ver el diagrama en blo-ques del sistema back end de recepcin de un te-lfono celular. Note que el primer bloque es la eta-pa Front End (GSM RX Front End).

El circuito integrado Magic LV, entre otras cosas,procesa las seales para las bandas EGSM, DCS YPCS (VLIF: RX_I, RX_I_X, RX_Q, Y RX_Q_X) que sonrecibidas y enviadas a un primer bloque de recep-cin (un circuito integrado llamado LIFE). Simple-mente, el MAGIC_LV realiza una conversin anal-gica a digital de las seales de fase y cuadratura(I/ Q), y enva los datos al procesador (POG) a tra-vs de una interfase SSI (interfase serie sincrnica)).El MAGIC_LV tambin tiene un amplificador de FIdigital programable, capaz de mejorar el rechazode la frecuencia imagen.

En este circuito integrado, cada canal posee unAmplificador Mezclador (PMA), un filtro pasivo dedos polos integrado (IFA), un amplificador adicionalseguido de un filtro activo programable de dos po-los antisolapamiento (principalmente requerido pa-ra encontrar seales interferentes, Anti Aliasing Fil-ter). Luego se tiene un conversor ADC pasabajo ti-po sigma-delta, con un oscilador (clock) programa-ble de sobremuestreo OVSCLK (sacado del oscila-

dor de referencia) igual a 13MHz para un espacia-


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Figura 4


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Introduccin

Hemos visto que en los telfonos Motorola Series920/ 925, el procesamiento final de las seales de RFpara las bandas EGSM, DCS y PCS que est a cargo

de un sistema funcional llamado MAGIC LV. Vimoscul es el proceso de la seal durante la recepcin yqued establecido que las diferentes funciones debenser controladas para el establecimiento de una comu-nicacin. Ahora veremos cmo se realiza el control deestas funciones en el MAGIC LV.

El circuito MAGIC LV contiene 4 reguladores detracking (rastreo) y un superfiltro, que generar las ten-siones de referencia para la mayor parte del IC as co-

mo para el circuito front end y del VCO principal.Los reguladores de tracking se alimentan a travs delos pines REG_REF (vea en la figura 2 la relacin deestos pines con U510 y C514).

Los voltajes de referencia son filtrados y conduci-dos adecuadamente (buffereados) para el empleo so-bre el circuito integrado. Estas tensiones deben reali-zar el tracking (el rastreo) dentro de un rango de1.5%.

La tensin de alimentacin se aplicar a los regu-ladores de tracking, de modo que provocar un au-

mento sobre la lnea REG_REF a los efectos de que serealice el rastreo correcto de la seal hasta que es-te valor baje a su potencial normal. Ahora bien, parala fuente externa del VCO se emplea un superfiltro.

Este superfiltro est en cascada con un reguladorexterno y cualquier filtracin o interferencia con elIC tendr que proporcionar un rechazo de 80dB, demodo que por cada 0,1V en el VCO habr un corri-miento de frecuencia de 217Hz con un risetime(tiempo de subida) de 20s.

Esto significa que la tensin de alimentacin de labatera se incrementar en 0,1V por cada 217Hz de


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variacin con un tiempo de subida de 20s y un ciclode actividad de 0,125V. Este superfiltro usa un transis-tor de paso interno, que es capaz de conducir una co-

rriente de 30mA con una diferencia de tensin menorde 0.4V entre los pines SF_SPLY y SF_OUT. En el pinSF_SPLY se debe colocar un capacitor de 1F. Como elsuperfiltro rastrear la seal sobre SF_SPLY, se ten-dr que sensar la energa durante el reset para elimi-narla cuando sea necesario, an cuando la tensinde alimentacin permanezca activa. Todas las tensio-nes de alimentacin dentro del IC deben estar dentrodel 5% de sus valores finales despus de transcurridos5 milisegundos de detectado un evento en el POR_LB.Para esta finalidad se usa la tensin sobre el circuitode reset dentro del oscilador a cristal de referencia.

El MAGIC_LV tiene dos juegos de interfaces SPI; unjuego es para manejar la interfaz de control para elintegrado LIFE (lneas AUXSPI) y otra como interfaz conPOG (lneas SPI). AUX_SPI_DX es la lnea de entradade datos serial. AUX_SPI_CLK es la lnea de entradade reloj, de modo que los datos que cambian ocurrenen el flanco (borde) creciente de esta seal. LIFE_CE esla lnea de habilitacin del reloj que se activa con unnivel alto para el integrado LIFE.

MAGIC_LV integra un sistema conversor digitalanalgico (D/A) y controla la lgica para generar las

rampas de control del amplificador de potencia. Ade-ms, MAGIC_LV integra los amplificadores operacio-nales y comparadores que reciben la salida detectada

del amplificador de potencia y crea el voltaje de con-trol necesario para manejar el puerto de control delamplificador de potencia basado en las rampas decontrol. Cuando TX_KEYM va a estado alto, el regula-dor de rampa recibe una entrada positiva. Esto harque el pin AOC_DRIVE directamente se eleve, lo quea su vez causar que la salida PA tambin se eleve. Elaumento de la tensin de salida PA har que DE-T_AOC comience a elevarse hasta que el nivel de co-rriente continua sobre DET_AOC exceda el nivel de co-rriente continua sobre DET_REF por la compensacindel detector de RF, que har una comparacin con elnivel de referencia. En este punto el comparador "De-tector Activo" pasar al nivel bajo y comparar el ni-vel de voltaje de entrada al integrador con el regula-dor de rampa. Esto causar que el nivel PA deje deelevarse, manteniendo el nivel presente como determi-nado por la comparacin de los 8 bits del reguladorde rampa. El lazo de control de PA necesita ahora unatensin mnima para mantener el sistema de control enun lazo cerrado.

El circuito MAGIC LV utiliza dos lneas SPI - GPOque son usadas para controlar las bandas de opera-

Figura 1


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cin de los circuitos de RF GSM. Ellos son N_BAND_0y N_BAND_1.

Cuando MAGIC LV va hacia el estado ahorro de

batera deja de alimentar las secciones de recepcinanalgica (va RX_EN_LIFE), El AOC, el sintetizador

principal y el superfiltro. Con esto nos aseguramosque, en condiciones de reposo, el telfono tendr unconsumo mnimo, permitiendo una mayor duracin de

la carga de la batera. **********

Figura 2


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Introduccin

En los telfono Motorola 920/ 925, hay un blo-que funcional encargado de realizar el procesa-miento de las seales llamado MAGIC LV. Ya hemos

explicado el procesamiento de las seales de RF pa-ra las bandas EGSM, DCS y PCS durante la recep-cin y cmo se realiza el control de estas funciones.A continuacin veremos la seccin del sintetizadorde frecuencias para la transmisin.

El Circuito de Procesamiento de Seales (MA-GIC_LV) interacta con el procesador de banda ba-se (POG), recibiendo datos SSI para la transmisinen DMCS (la entrada digital para comenzar la mo-

dulacin Tx: lnea DMCS_MAGIC LV, en el diagra-ma en bloques de la figura 1). Tambin recibe la se-al de reloj para una transferencia serial o sucesivaen la lnea TXCLK y los datos propiamente dichos enla lnea SDTX (Tx datos en serie) de POG. Tanto elbit actual de los datos seriales como los tres bits su-cesivos, se usan para establecer una de 16 formasde onda posibles basadas en la suma de pulsosGaussianos almacenados en la memoria ROM.

La seal resultante ser transmitida a una tasasuperior a 16x. Estos datos ingresan a un sintetiza-

dor (three-accumumalator fractional N synthesizer )con una resolucin de 24 bits.

Las lneas de control del VCO deben efectuar to-do el desplazamiento de frecuencias para una ga-ma de tensiones de control comprendidas entre+0,3V y -0,3V de corriente continua. Los circuitosde carga tendrn su propio pin de alimentacin.

La tensin tpica en este Terminal debe ser de2.775V para que cada etapa cumpla satisfactoria-mente con su funcin.

Esto, a su vez, permitir el control o manejo defiltros externos que operan en lazo, que a su vez


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Figura 2


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Descripcin del Oscilador Controladopor Tensin de un Telfono Celular

Prosiguiendo con la explicacin de los circuitosque componen un telfono celular, veremos culesson los bloques que intervienen en la seleccin de

bandas GSM, ya sea el VCO o el amplificador PA.

Las frecuencias del oscilador controlado por ten-sin (VCO) van desde 897 a 1880MHz, que cu-bren las bandas de las tres tecnologas (EGSM,DCS y PCS). Las bandas para las diferentes tecno-logas son controladas por el MAGIC LV a travs delas lneas de datos: N_ BAND_ 0 y N_ BAND_ 1.Las lneas CP_ TX y GPO3 (vea el diagrama en blo-ques de la figura 1) determinan el tipo de modula-cin del transmisor cuya frecuencia es controladapor tensin (TXVCO).

Las lneas GSM_ EXC_ EN y N_ GSM_ EXC_EN controlarn la habilitacin del buffer U570.

La lnea TX_ EN se activa antes de establecer lacomunicacin con el decodificador (llave Q700 enla figura 1). TX_ VCO_ PRSC es una realimenta-cin al MAGIC LV que permite la operacin apro-piada del lazo enganchado en fase (PLL). La fre-cuencia de salida para GSM se obtiene en la lnea

TX_ VCO_ LB y para la banda PCS / DCS se obtie-

ne desde la lnea TX_ VCO_ HB. La salida CPTX deMAGIC_ LV es la entrada (VT) para el VCO.

En la figura 2 se puede apreciar el circuitoU700, correspondiente al TXVCO GSM y sus cone-xiones con los otros bloques del telfono.

Descripcin del Amplificador PA GSM

El mdulo U800, cuyo diagrama en bloques semuestra en la figura 3, es un amplificador de poten-cia o amplificador final (PA) de 3 bandas que fun-


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ciona con las bandas EGSM, DCS y PCS con unaganancia nominal promedio del orden de los30dB.

La entrada AOC_DRIVE, proveniente del MA-GIC_LV controla la salida del PA. La tensin queaplica a este pin es directamente proporcional a lapotencia del amplificador, es decir que si la tensin

en la lnea AOC_DRIVE aumenta, entonces la po-tencia de PA tambin aumenta. La seal presenteen N_BAND_0 determina la banda de operacin.

LV_ EXC_ EN permitir la operacin PA. El detectorde poder recibe la seal GSM amplificada en elpin *1 (EGSM_ EN), mientras que las seales PCSy DCS estarn presentes en el pin *12 (DCS_ PCS_

Figura 1

Figura 2


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Introduccin

Los telfonos celulares de tecnologa 2,5, permi-ten la comunicacin de datos de velocidad superiora los 144 kbaudios ya sea a travs de GSM o CD-MA (el denominado GPRS). Veremos cmo funciona

el circuito que permite recibir la seal en WCDMApara llevarla a banda base, es decir, a un valor defrecuencia intermedia que permitir su posterior tra-tamiento. Por si Ud. lee este captulo sin haber ledolos anteriores, aclaramos que estamos realizando es-te curso en base a telfonos Motorola 920/ 925 yque anteriormente explicamos el procesamiento delas seales de RF para las bandas EGSM, DCS yPCS durante la recepcin y transmisin y cmo serealiza el control de estas funciones.

Qu es WCDMA?

WCDMA (acceso mltiple por divisin de cdi-gos Wideband) es la tecnologa de acceso por ra-dio usado en los sistemas celulares de tercera gene-racin. Los sistemas 3G con servicios widebandtienen acceso a Internet de alta velocidad, manejanvideos con transmisin de imagen de alta veloci-dad y alta calidad (con la misma calidad que las

redes fijas). En sistemas de WCDMA, la interfaz deaire de CDMA se combina con las redes basadasen GSM. El estndar de WCDMA fue desarrolladocon el proyecto de la sociedad de la tercera gene-racin (3GPP) que apunta a asegurar interoperabi-lidad entre las distintas redes 3G.

El estndar que surge con este proyecto se ba-sa en el sistema mvil universal de la telecomunica-cin de ETSI (UMTS) que se conoce comnmentecomo acceso de radio terrestre de UMTS (UTRA). Elesquema del acceso para UTRA es el acceso mlti-ple de la divisin de cdigos directa de la secuen-


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cia (DS-CDMA), con un ancho de banda que pue-de llegar a los 5MHz. Este ancho de banda ampliodi lugar al Wideband de CDMA conocido como

WCDMA.En WCDMA, hay dos modos de operacin po-

sible:

TDD (Sistema dplex por divisin de tiempo): Eneste mtodo las transmisiones del uplink y del down-link son transportadas en la misma banda de fre-cuencia, usando intervalos sincronizados del tiem-po distintos. As las ranuras de tiempo en un canalfsico se dividen en una particin para transmisiny otra para recepcin.

FDD (Sistema dplex por divisin de frecuen-cia): En este mtodo las transmisiones del uplink ydel downlink emplean dos bandas de frecuencia.Se asignan dos bandas separadas en frecuenciapara establecer una conexin. Ahora bien, comodistintas regiones tienen diversos esquemas para laasignacin de la frecuencia, la capacidad para fun-cionar en modo de FDD o de TDD permite la utiliza-cin eficiente del espectro disponible. Las principa-les caractersticas de WCDMA son:

Alta velocidad de transmisin de datos:384Kbps con cobertura amplia del rea, 2Mbpscon cobertura local.

Alta flexibilidad del servicio: Permite el empleode diferentes servicios con tarifa variable que pue-den ejecutarse simultneamente (en paralelo).

Permite la transmisin en Dplex, por divisin dela frecuencia (FDD) y duplex por divisin de tiempo(TDD).

Diseado para operar con tecnologas futurascon una amplia gama de posibilidades de uso deantenas con diferentes tecnologas.

Permite la interrelacin con sistemas GSM, conun acceso eficiente al tratamiento de paquetes dedatos.

En el diagrama en bloques de la figura 1 se pue-de observar que el primer circuito integrado en la l-nea del sistema receptor demodulador WCDMAde un telfono Motorola A920, es el MAX2388(U310) que es un dispositivo que combina a un am-plificador lineal (LNA) con un conversor (mezclador-/ demodulador). La seal recibida se mezclar conla proveniente de un oscilador local, de modo deobtener una FI de 190MHz. El circuito integradoMAX2388 posee un pin (MAX2388_SHDN*) quehace que el receptor funcione en modo de sleep o

stand-by cuando no se recibe seal con el objeto deahorrar batera. Este U310 se alimenta desde elPCAP a travs de la lnea RC_ VCCA (tomado deRX_2_ 775V). La ganancia promedio de esta etapa

Figura 1


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est en torno de los 15dB. El U310 opera en modode alta ganancia cuando se lo selecciona desde lalnea RX_ RF_ ATTEN por la HARMONY_ LITE . De

esta forma se espera tener una ganancia superior a15dB, teniendo en cuenta que si se recepciona unaseal de amplitud elevada, durante su tratamientose desconecta el LNA.

El mezclador de la etapa receptora no es msque un sencillo modulador balanceado. La entradaRF_ LO (pin 5) recibe la seal del oscilador local(VCO), con una frecuencia que oscila entre2330MHz y 2360MHz a travs de FL310 desdeU140 (que es el VCO, vea la figura 1). La entradade RF (LNA_ IN, pin #10) recibe la seal de RX(2110MHz a 2170MHz) desde FL002.

La lnea de entrada MIX_ IN (pin 3) se conectaa la salida del LNA (LNAOUT, pin 1) a travs deFL300. La funcin del FL300 es la de rechazar lafrecuencia imagen para filtrar interferencias.

El proceso de conversin de frecuencia, realiza-do por el mezclador (en combinacin con el oscila-dor local) nos dar una seal de frecuencia interme-

dia FI que posteriormente ser amplificada.La salida de FI del mezclador de 190MHz se

presenta sobre los terminales diferenciales IFPOS(pin 8) e IFNEG (pin 7). Estos son terminales opencolector de tercer estado que requieren de inducto-res externos (L320 y L321), tal como se observa enel circuito de la figura 2, para desacople de co-rriente continua. La seal de FI de 190MHz se en-va a un filtro SAW (FL320) con una frecuencia cen-tral de 190MHz y un ancho de banda de3,84MHz.

Considerando el tratamiento de los elementosde entrada (C323, C324 & L322), de los elemen-tos de salida (L327, L328, C328, C329, & C325)y del filtro (FL320), se espera una prdida del ordende los 10dB. ***********

Vocabulario

A los efectos prcticos, a continuacin daremos el

significado de algunos trminos que empleamos en es-te curso para familiarizar a los principiantes en el vo-

cabulario para telefona celular.

SMA: es un conector similar al de las puntas de los

osciloscopios; en celulares es ms pequeo.

EGS: Sistema Global Mejorado para Comunica-

ciones Mviles.

DCS: Siglas de la expresin inglesa DIGITAL CE-

LLULAR SYSTEM. Sistema Digital de transmisin y

recepcin propuesto por el Reino Unido al Grupo Es-

pecial de Mviles ( GSM ) y aceptado para operar en

la banda de 1800MHz.

PCS: El trmino PCS (Personal Communications

Services) o Servicios Personales de Comunicacin, es

un servicio telefnico inalmbrico similar al servicio

telefnico celular con un nfasis en el servicio personal

y la movilidad.

El trmino "PCS" es utilizado usualmente en lugar

"celular digital", pero el significado verdadero de

"PCS" es que el telfono incluye otros servicios tales

como identificacin de llamada, radiolocalizador, y co-

rreo electrnico. La tecnologa celular fue diseada pa-

ra su uso en autos, pero la de PCS fue diseada con la

movilidad del usuario en mente desde un principio. Las

PCS utilizan celdas ms pequeas, por lo que requie-ren ms antenas para cubrir un rea geogrfica.

WCDMA (Wideband Code Division Multiple Ac-

cess - Acceso Mltiple por Divisin de Cdigo de Ban-

da Ancha), es la tecnologa de interfaz de aire en la que

se basa la UMTS (Universal Mobile Telecommunica-

tion System), el cual es un estndar europeo de Terce-

ra Generacin (3G) para los sistemas inalmbricos. La

tecnologa WCDMA est altamente optimizada para

comunicaciones de alta calidad de voz y comunicacio-

nes multimedia, como pueden ser las videoconferen-

cias.

Tambin es posible acceder a diferentes servicios

en un solo terminal; por ejemplo, podemos estar reali-

zando una videoconferencia y al mismo tiempo estar

haciendo una descarga de archivos muy grande, etc.

Puede soportar completamente varias conexiones

simultneas, como puede ser una conexin a internet,

una conversacin telefnica, videoconferencia, etc. En

esta plataforma se emplean estructuras de protocolos

de red similares a la usada en GSM (Global System for

Mobile Communications). Por lo tanto, est en la capa-

cidad de utilizar redes existentes.


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Introduccin

La seal de CDMA captada por un telfono ce-lular primero debe ser demodulada para llevarla aun valor de frecuencia intermedia de 190MHz yluego debe ser amplificada y demodulada (demo-dulacin en cuadratura) para obtener la informa-cin en banda base. Este procedimiento, en el tel-

fono Motorola A920 es realizado por un circuito in-tegrado que posee un amplificador de gananciavariable, un demodulador en cuadratura, un VCOy un sintetizador para realizar todas las funciones.

Funcionamiento de este IntegradoMAX2309

El bloque receptor-demodulador de WCDMAde los telfonos celulares poseen un circuito integra-do que realiza todas las funciones de amplifica-cin, demodulacin en cuadratura y tratamiento dela seal en una frecuencia intermedia. El A920 deMotorola posee, para realizar esta funcin, a unMAX2309. Esto significa que el telfono celular re-cibe la seal CDMA, que es convertida por un cir-cuito integrado como el MAX2388 y luego es en-viada al circuito de frecuencia intermedia, basadoen este caso en un MAX2309, con una frecuenciade 190MHz.

Los circuitos integrados MAX2306/ MAX-2308/ MAX2309 son sistemas de FI CDMA disea-dos para trabajar en dos bandas, en modo dual yen modo simple para sistemas de telfonos celula-res N-CDMA y W-CDMA.

El camino de seal atraviesa un amplificador deganancia variable (VGA) y un demodulador decuadratura (I/ Q). Las caractersticas del dispositivoson garantizadas para una tensin de alimentacinde 2.7V para una ganancia por encima de los110dB.

Aclaramos que N-CDMA es el trmino emplea-


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do para definir Acceso Mltiple por Divisin en C-digo para Banda estrecha (Narrowband Code Divi-

sion Multiple Access), o el antiguo CDMA. Tambinconocido en EE.UU. como IS-95. Desarrollado por

Qualcomm y caracteri-

zado por su alta capaci-dad y radio de clulaspequeo. Tiene un es-pectro de propagacinde 1.25MHz en el aire.Usa la misma banda defrecuencia que AMPS ysoporta AMPS, emplean-do la tecnologa de pro-pagacin de espectro yun esquema de codifica-cin especial. Fue adop-tado por la TIA en1993. Como ya sabe-mos, W-CDMA es el tr-mino empleado paraCDMA de banda ancha.A diferencia de otros dis-positivos similares, la fa-milia MAX2306/ 9 inclu-ye osciladores duales y

sintetizadores para for-mar subsistemas de FIautnomos. La referen-cia del sintetizador y lossistemas de RF son to-

Figura 1

Figura 2


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Figura 3


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talmente programables por un bus serial de 3 ca-bles, permitiendo el trabajo con sistemas con arqui-tecturas de banda dual usando una referencia co-

mn y una misma frecuencia intermedia (FI).Las salidas de banda base diferenciales tienen

bastante amplitud para satisfacer tanto sistemas N-CDMA como sistemas W-CDMA, ofreciendo nivelesde salida saturados de 2.7Vp-p con una tensin dealimentacin del circuito integrado de +2.75V. In-cluyendo el oscilador controlado por tensin de ba-

jo ruido (VCO) y el sintetizador, el MAX2309 slotiene un consumo de 26mA cuando es alimentadocon 2.75V y est operando en CDMA en modo di-ferencial de FI. El MAX2309 est disponible enchips de 28 patitas.

En la figura 1 se reproduce un circuito tpico pa-ra el MAX2309 propuesto por el fabricante mien-tras que en la figura 2 se da el diagrama en blo-ques de la etapa receptora WCDMA propuesta porMotorola.

En esta figura se observa el bus de programa-cin de 3 lneas para establecer las condiciones detrabajo tanto para los bloques de RF como para ob-tener las seales de frecuencia variable para el con-

versor de FI (ASPI_ CLK, aSPI_ DATA, MAX2309_CS). La seal de FI de 190MHz es obtenida demo-dulando las seales de fase (I+ / I-) y cuadratura(Q+ / Q-) y luego se dirige al circuito final del re-ceptor (HARMONY LITE) a travs de las lneas RXI+, RX I-, RX Q+ y RX Q-. El circuito integrado ope-ra con un par de tensiones de alimentacin (RX_

VCCD y RX_ VCCA) que provienen de VRF_ RX_ 2_775V (vea el circuito de la figura 3).

La frecuencia del salida del VCO del MAX2309

se controla por medio de un sintetizador con un la-zo enganchado en fase (PLL) interno. El lazo exter-no est formado por los componentes conectadosentre el pin 1 y al pin 2 (y pin 26). La frecuencia desalida del VCO (Tank+ / Tank-) presentes en los pi-nes 1 y 2 se dividen internamente para poder com-pararlas en forma adecuada. La seal de referenciapresente en el pin 7 (REF_ 15.36MHz) tambin sedivide internamente con el mismo sistema de com-paracin.

Las dos frecuencias se comparan con un detec-tor de fase digital three state. El detector de faseinterno conduce la seal resultante de la compara-cin por medio del pin (CP_ HACIA FUERA) la cuales procesada por el filtro de lazo externo cambian-do la frecuencia del VCO (380MHz) y cerrando ellazo. El control automtico de ganancia (AGC)asegura que las entradas de Q I al bloque HAR-MONY LITE tengan un nivel de seal constante. Laganancia se controla por la lnea IF_ AGC con unagama de control de corriente continua de 1.2V a

2.1V. El MAX2309 tiene un modo de reset o shut-down que lo desconecta va MAX2309_ SHDNcuando no se debe usar esta etapa, con el objetode conservar la vida de la batera. RX_ STBY esusado para desconectar a los amplificadoresVGA y al demodulador, manteniendo alimentado alVCO, al PLL y a la interfase serial. ******

Figura 4


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Introduccin

Hemos analizado diferentes bloques de un tel-fono celular, tales como el sistema de antena, TX,RX, conversin de seales y etapa de FI con lo cual

sabemos cmo la seal es recepcionada o la quevamos a transmitir cuando est en banda base. Co-menzaremos a ver cmo es el procesamiento de se-ales WCDMA cuando est en banda base y comointeracta con otros bloques.

El procesamiento de seales WCDMA en ban-da base del telfono celular Motorola de la serieA920, se lleva a cabo en el bloque denominadoHarmony Lite donde se desarrollan varias funcio-nes, a saber:

1 Maneja las salidas en secuencia para dispo-sitivos externos

2 Control de clock (reloj) on/ off, manejo de se-ales de control de ahorro de batera, etc.

3 Seleccin de frecuencia de reloj adecuadapara cada seal

4 DCOC registran la seleccin de modos grue-sos, medios y finos

Este procesador (Harmony Lite) tiene dos juegos

de interfaces SPI; un juego es para manejar la inter-faz de control para el transceptor (lneas AUXSPI)y otro para comunicarse con el POG (lneas SPI ).Se debe aclarar que todas las seales SPI para lasinterfaces se generan en el POG y se envan alHARMONY_ LITE aunque tambin puede existirinteraccin con otros bloques (U200 y U310, porejemplo), tal como se analizar oportunamente.

Recuerde que SPI (Serial To Parallel Interface) esel nombre que le damos a una interfase serie a pa-

ralelo y que un bus SPI consiste en tres seales: SPI-_DATA, SPI_CLOCK y SPI_LATCH. Por otra parte,


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cha) , es la tecnologa de interfaz de aire en la quese basa la UMTS (Universal Mobile Telecommunica-tion System), el cual es un estndar europeo de Ter-

cera Generacin (3G) para los sistemas inalmbri-cos. La tecnologa WCDMA est altamente optimi-zada para comunicaciones de alta calidad de vozy comunicaciones multimedia, como pueden ser lasvideoconferencias. Tambin es posible acceder adiferentes servicios en un solo terminal. Por ejem-plo, podemos estar realizando una videoconferen-cia y al mismo tiempo estar haciendo una descargade archivos muy grande, etc. Puede soportar com-pletamente varias conexiones simultneas comopuede ser una conexin a internet, una conversa-cin telefnica, videoconferencia, etc. En esta pla-taforma se emplean estructuras de protocolos dered similares a la usada en GSM (Global System forMobile Communications). Por lo tanto, est en la ca-pacidad de utilizar redes existentes.

El Sintetizador de Seales WCDMA

En este curso estamos explicando los bloques

que constituyen un telfono celular. Al respecto re-

cordemos que en la red de telefona celular un m-vil funciona dentro de un sistema de estacionestransmisoras-receptoras de radio, llamadas torres o

estaciones base (que estn formadas por una torreque aloja al equipo de radio) y un conjunto de cen-trales telefnicas.

El concepto celular fue propuesto por Bell Labsen 1947 y consiste en una red de pequeas torrestransmisoras, ubicadas en una celda o zonacon un radio de unos 5 kilmetros.

Cada torre utiliza algunas de las frecuenciasasignadas al sistema.

La comunicacin realizada desde o hacia un ce-lular viaja a travs de las celdas, pasando de torreen torre, haciendo posible la comunicacin (entretelfonos mviles o entre telfonos mviles a red fi-

ja).Dicho de esta manera, el celular debe poder dis-

tinguir la frecuencia de operacin de la torre mscercana, tendr un sistema de TX, otro de RX y otrode procesamiento de seales. En los telfonos Mo-torola, el procesamiento de las seales en bandabase se realiza en un bloque denominado HarmonyLite (que comenzamos a describir anteriormente).

En la figura 3 se puede observar el diagrama en

Figura 3


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ARIB/ TTC (Japn), CCSA (China), ATIS (Amricadel Norte) and TTA (Corea del Sur).

El alcance del sistema 3GPP permite globalizar

aplicaciones de tercera generacin 3G de telfonomvil con especificaciones de sistemas ITU's IMT-2000. Los sistemas 3GPP surgen como una evolu-cin de los sistemas GSM, comnmente conocidoscomo sistemas UMTS y no debe confundirse con3GPP2 cuyo estndar de especificacin est basa-da en tecnologa IS-95, comnmente conocida co-mo CDMA2000.

El generador de secuencia PN proporciona se-ales I/ Q en intervalos de 8 bits PN de datos en laseccin de demultiplexado. El bloque de correccinDC (DCOC) se encarga de corregir desvos en laseal DC de los bloques conversores D/ A, en los fil-tros de antisolapamiento (anti-aliasing) y en los fil-tros de transmisin FIR por medio de un lazo derealimentacin de control. Un lazo de control demodo mixto localizado en la salida del filtro detransmisin FIR se emplea para corregir compensa-ciones de corriente continua y desequilibrios en lasganancias de las seales de I/ Q.

Las salidas de la unidad de ecualizacin de se-

ales I/ Q son enviadas a conversores digitalesanalgicos en secuencias de 10 bits tanto para laseal de fase (I) como para la seal de cuadratura(Q).

Los filtros de antisolapamiento de ganancia pro-gramable y los filtros de transmisin aceptan com-ponentes de seales I/ Q diferenciales cuyas fre-cuencias van desde corriente continua hasta

1,92MHz provenientes de los convertidores digita-les analgicos y atenan o eliminan las seales dereloj (clock) no deseadas de 15.36MHz, es decir,

filtran las seales que van hacia el modulador TX(MAX2363). La salida del filtro TX se enva a unMUX (multiplexor) A/ D de 6 bits mediante un es-quema de muestreo y retencin. Esto permite ge-nerar una muestra DC para la tensin de modo co-mn que corresponde a las salidas de los filtros detransmisin de las seales I/ Q y que es parte de unlazo de correccin digital.

Las seales diferenciales de transmisin de fasey cuadratura finalmente se envan al moduladorWCDM, tal como se muestra en la figura 5, que enel caso de telfonos celulares Motorola de la serieA920 corresponde a un circuito integradoMAX2363 que, en la figura 6, se muestra como elbloque U200.

El MAX2363

Circuito Integrado Transmisor MAX2363 en2.3GHz con 16-QAM

El MAX2363 fue diseado para trabajar enWCDMA para aplicaciones en la banda de1.95GHz con excelentes resultados. Tambin se lopuede emplear en servicios especiales (WCS, porejemplo), en la frecuencia de 2.3GHz con 16QAM (modulacin de amplitud en cuadratura), pa-ra lo cual se deben realizar ligeras modificacionesen la etapa de salida.

Figura 5


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Figura 6


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El MAX2363 tiene un circuito interno de bandaancha para el puerto de salida. Slo requieren uninductor de pull-up y un capacitor de filtro.

En 2.3GHz, el valor del inductorse cambia de 15mH a 11mH paraoptimizar el desempeo de la etapade salida (potencia de salida). Lafrecuencia intermedia con las que sehan levantado las caractersticas delintegrado es de 220.38MHz, yaque es un valor popular en PCSNCDMA.

Entre la salida del mezclador yla entrada del conversor se usa unfiltro de FI en NCDMA de220.38MHz para filtrar el ruidoexistente en la banda. A este inte-grado se lo puede hacer trabajarcon una seal de entrada de 16-QAM con una tasa de 500ksps,con un ancho de canal de 625kHz.Las caractersticas elctricas obteni-das (Potencia de salida vs. VGC ) semuestran en la tabla 1, para las si-

guientes condiciones:Vcc = 3.0VRbias = 10kIF = 220.38MHzLO = 2094.62MHzRF = 2315MHzIF DAC = 110MHz

APCR tpicaEn la figura 7 se muestra la me-

dida de potencia de ruido de canaladyacente (APCR), las compensa-ciones de frecuencia son 625kHz y1.3MHz para ACPR1 Y ACPR2 res-pectivamente, y el ancho de bandaes 30kHz. En dicha figura se mues-tra el APCR tpico a la salida delMAX2363 para una frecuencia de2.31535GHz.

Lectura EVM

La tensin de salida de RF EVM

del MAX2363, usando un instrumento HP89449 sepuede observar en la figura 8.

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Figura 7

Figura 8

Tabla 1


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Figura 3


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ciona la atenuacin necesaria a la portadora detransmisin antes de alcanzar al amplificador final(PA), de modo que la seal no exceda el lmite m-ximo aceptable de 1dBm para la entrada del PA yas poder controlar la potencia de salida total deltransceptor (del telfono).

El bloque integrado U410 tiene una atenuacindel orden de 16-18dB dependiendo de la tensinde control VGC2 aplicada en HYBOUT1 Y HY-BOUT2, que es controlada por el Harmony Lite.

El bloque integrado U420 es la etapa de potenciacorrespondiente a un amplificador three state(amplificador de tres estados) que maneja la ban-da WCDMA para transmisiones de 1920 a1980MHz. La ganancia mxima nominal esperadapara esta etapa est en torno de los 30dB.

HARMONY_ LITE controla la polarizacin de RFdel amplificador en los pines o patas #4 (PA_BIAS1) y #5 (PA_ BIAS2) con una gama de controlde 0 - 2.5V. HARMONY_ LITE tambin controla el

pin #12 (VLD) para la conmutacin de carga delamplificador PA. Aunque no sea puesto en prcti-ca, la teora de carga del PA que se pone en mar-cha en transmisiones WCDMA, es sumamente im-portante para conservar la duracin de la bateradel telfono, evitando interferencias de radio inne-cesarias con estaciones bajas. Cuando VLD est enun estado bajo (0V), el transmisor est en el modode alta potencia o potencia mxima, consumien-do la corriente ms alta, pero con el total funciona-miento del PA. Cuando VLD est en un estado alto,

el transmisor est en el modo de bajo consumo,

tomando menos corriente y haciendo que el PA fun-cione en forma limitada. En teora, el funcionamien-to del PA depender entonces del nivel de tensinpresente en VLD, permitiendo as un mejor rendi-miento de la etapa transmisora con el objeto de ha-cer que la duracin de la batera se incremente. Sila potencia de transmisin decrece, como conse-cuencia de un requerimiento desde la estacin ba-se del telfono, por debajo de los 14,5dBm, enton-ces VLD cambiar a estado alto. Si es preciso que

la potencia de transmisin sea superior a 19dBm,entonces VLD tomar un estado bajo.

El detector de poder recibe la seal de RFWCDMA amplificada en el cable RF_ EN (fjese enel pin o pata #6) del PA. El bloque U450 es unacombinacin de un acoplador direccional con undetector de potencia compensado en temperaturacon salida diferencial. El detector de poder acoplala entrada de poder de TX y las realimentacionesde salida RF_ DESCUBRE al Harmony Lite. El

TEMP_ COMP tambin obtiene o permite el acopla-miento del amplificador, pero quita el contenido deseal de RF, dejando un nivel de corriente continuaproporcional a la potencia de la seal acoplada.Este nivel de corriente continua se realimenta alHarmony Lite, esperando una prdida nominal me-nor a 0,3dB.

El aislador (FL460) provee un aislamiento (valgala redundancia) entre el Mdulo Front-End y el ca-mino de transmisin, con una prdida de insercininferior a 0,55dB.

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Figura 1



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Figura 2


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Introduccin

Los telfonos celulares poseen un circuito que es-tablece las condiciones necesarias para que puedarealizarse la carga de su batera cuando se empleael cargador apropiado. Veremos cmo es el circui-

to de carga de la serie A920 de los telfonos Moto-rola y cules son las tensiones (los caminos de lastensiones) que proveen los diferentes reguladoresde tensin integrados en un chip a las diferentes eta-pas del telfono.

En la figura 1 se puede apreciar el sistema decarga de la serie A920 de telfonos celularesA920, que estamos empleando como modelo pa-ra explicar el funcionamiento bsico de un telfonocelular.

La mayora de los componentes, encargados deefectuar el control de carga de batera del telfonocelular, se integran en el circuito PCAP. Esto incluyeun convertidor digital-anlogo, otro convertidor pe-ro esta vez anlogo-digital, un interruptor de feed-back (regeneracin), un interruptor de pullup a ter-mistor y un sensor de control de corriente. Los tran-sistores de efecto de campo externos Q3966 yQ3954 proveen las seales que permiten o blo-quean la carga de la batera (seales EXT_B + y B

+). La resistencia sensora R3961 y el transistor FETQ3960 proporcionan el control de carga entreEXT_B+ y la batera.

Debido a la interaccin de los diferentes termi-nales del bus CE, la seal de entrada de identifica-cin de carga y la seal de salida de realimenta-cin de la batera comparten un mismo pin o termi-nal accesorio. El software primero detectar la ten-sin de carga ID (AD6) antes de permitir la tensinde carga de batera a travs del interruptor de car-ga de batera del PCAP. Este circuito no debe per-mitir la carga de batera si el cargador no posee los


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parmetros de tensin y corriente apropiados (paraevitar que un cargador no apropiado o de cargarpida pueda daar el circuito).

El Voltaje de Regeneracin de Batera proporcio-na una tensin de referencia a la fuente de energaexterna durante la carga. El interruptor de regenera-cin de batera quita el voltaje de regeneracin debatera del bucle de realimentacin del adaptadorAC/ DC o VPA cuando se complet la carga o des-pus de que se haya presentado una situacin anor-mal o un defecto. Este interruptor habilitar al carga-dor DAC antes de que comience la carga o, dichode otra manera, slo permitir el suministro de ener-ga desde el cargador a la batera cuando las con-diciones de carga sean las adecuadas. La seal dereferencia de realimentacin proveniente de la bate-ra debe estar bien establecida antes de que co-mience la carga (por ms que coloque el cargador,si la batera est completa, la carga no ser habili-tada).

En la batera se usa un termistor para determinar

la temperatura de la clula del paquete de bateraantes de que comience la carga. La informacin deestado de batera se enviar a la EEPROM va (BAT-

T_IO). Esta memoria contendr los parmetros de l-mite que determinan las temperaturas mnimas y m-ximas entre las cuales se podr realizar la carga.

El PCAP tiene un circuito de deteccin de sobre-voltaje integrado que proporciona una proteccin siel cargador externo tuviera una tensin superior a7V de corriente continua y, de esta manera, evitarque se dae tanto el telfono celular como la bate-

ra. Si ocurre una condicin de sobrevoltaje, elEXT_B + FET (Q3963) ser inhabilitado. Esto evitarel uso de cargadores con tensiones superiores a 7V.Por otra parte, cabe aclarar que la corriente mxi-ma de carga admitida es de 400mA, situacin queslo puede alcanzarse con tensiones altas en el car-gador que, como ya dijimos, no son aceptadas pormedio del circuito de proteccin. Un cargador apro-piado tendr una tensin mxima de carga de 5,9Vy ste proveer una corriente inferior a los 400mAmximos admisibles. Cuando se establecen las con-diciones de carga, a travs del circuito +B se esta-blecern los 5,9V de carga, independientementedel voltaje BATT_FDBK. Si el telfono est en mo-do0 de Tx, la corriente media ser suministrada porla batera y el circuito de carga (la lnea EXT_B+(Q3966) ser deshabilitada a travs de la lnea MI-DRATE_1). No se permite la transmisin con la bate-ra baja o sin la batera por ms que el cargador es-t conectado al mvil.

El Regulador de Voltaje

La regulacin de voltaje es proporcionada por elPCAP IC (U3000), figura 2. Se usan mltiples regu-ladores para proporcionar la mejor aislacin entreel trazado de circuito de carga sensible y el trazadode circuito ruidoso.

En la figura 2 se puede apreciar el diagrama enbloques del regulador de voltaje. Las seales son lassiguientes:

Figura 1


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Los reguladores y su trazado de circuito de car-ga son descritos debajo:

VBOOST_LX(VBOOST_5_5V) Entradas delregulador de voltaje VUSB, V10.

VBUCK_LX(VBUCK_2_25V) - Entradas del re-gulador de voltaje V1, V3, V4, V7 y V8.

LX2(VBUCK2_1_6V) - Helen core. V_VIB - Vibrador. Vsim2(VSIMC) Interfase SIM card. Vaux1(VRF_TX_2_775V) Circuitos RF, TX. Vaux2(VRF_RX_2_775V) - Circuitos RF, TX. Vaux3(VMMC_2_8V) - Interfase SD/ MMC. Vaux4(VAUX4_3V) Procesador de imagen y

xcvrs USB (procesador de aplicaciones y bluetoothUSB).

VUSB - PCAP USB xcvr. V1(VMEM_1_875V) Procesador de aplica-

ciones flash de entrada/ salida, procesador deaplicaciones DRAM de entrada/ salida, Procesador

de banda base. V2(VA_2_775V) Audio.

V3(VLVIO_1_95V) Circuito Magic LV I/ O, WCSP.

V4(VRF_REF_1_875V) Referencia de RF.

V5(VGPS_RF_2_775V) - GPS RF.

V6(VHVIO_2_775V) Entrada/ salida HV, Display (

20), Imagen (12), Banda base de GPS (8), GPS Flash,

Procesador de aplicaciones SDRAM (200).

V7(VRF_DIG_1_875V) - RF digital.

V8(VBLUETH_1_875V) Bluetooth.

V9(VRF_REF_2_475V) Referencia de RF.

V10(VRF_HV_5V) - Para seal de RF HV.

Se puede recuperar la batera de un celular?En principio s. Para realizar la operacin debe

conseguir un adaptador de voltaje de 12 vot y de500mA, pudiendo emplearse otro entre 9V y 15V.

Debe averiguar cul es la salida positiva y culla salida negativa tanto de la batera como deladaptador (en general, en el adaptador la positivava marcada con una raya de color blanco y lanegativa es todo el cable de color negro). Corte elcable en el extremo del final del cable del adapta-dor, no al principio del cable que sale del adapta-dor sino al extremo final en donde seguro encon-trar una salida de tensin; conecta el negativo dela pila del celular al negativo del cargador y el pos-itivo con el positivo. Esta operacin puede hacerlautilizando pincitas (tipo caimn, cocodrilo oyacar).

Aguarde un par de minutos y mida con unmultmetro la tensin en la batera (sin desconectarel cargador). Debe dar una tensin mayor a los

3,5V y menor a los 5V. Si d menos, la batera esirrecuperable por este mtodo y debe desconectarel adaptador de inmediato. Si d ms, desconecteel adaptador, haga unos chispazos invirtiendo loscables del adaptador y vuelva a intentar la recu-peracin.

Cuando mida una tensin mayor a 3,7Vdesconecte la batera del adaptador, colquela enel celular y pngalo a cargar. Normalmente esto essuficiente para que tome carga normal. Cuandocompruebe que est cargando, djelo unas 12horas para que adquiera carga completa. ******

Figura 2


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analgico de 16 bits para informacin estreo o unCDA (conversor digital-analgico) de 13 bits parael audio de una comunicacin telefnica (informa-cin mono). La salida del CDA interno del PCAP seaplica al PGA. La salida del PGA puede ser enca-

minada a una de las cuatro salidas a travs de unmultiplexor interno. Todas las salidas usan el mismoconvertidor digital analgico y slo una salida pue-de ser activa a la vez. El usuario puede ajustar laganancia de las salidas de audio con los botones

Figura 1

Figura 2


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de control de volumen. El parlante (bocina) del tel-fono (Handset Speaker) recibe la seal de audiodesde un amplificador diferencial (SPKR) que se en-

cuentra en el interior de la PCAP. Las seales de sa-lida del PCAP SPKR-Y SPKR + se aplican al parlan-te luego de pasar por un filtro a travs de las lneasque en la figura 2 se denominan R4004 y R4005respectivamente, y que luego se unen en dichoparlante. Note en el diagrama en bloques de la fi-gura 1 y en el esquemtico de la figura 2 que delcamino SPKR-, SPKR_IN se enva a la entrada de unamplificador operacional A1 a travs del capacitorC4002.

Por otra parte, la lnea o camino (cable) SP-KR_OUT1 del PCAP se enva a SPKR- a travs deC4000 y C4002 que es la salida CDA del codifi-cador. Las lneas SPKR_IN y SPKR_OUT1 mantie-nen la tensin de polarizacin durante perodos destandby y esta tensin se mantiene por medio deun capacitor para evitar ruidos o pequeas ex-plosiones cuando comience a funcionar el amplifi-cador como consecuencia de la recepcin de unaseal.

Los auriculares utilizan un conector estreo es-

tndar de 2.5mm. El telfono notar la presenciade los auriculares estreos que usan la lneaHS_SPKR_L del conector de auriculares (vea la figu-ra 1), que posee la resistencia de pull-up R4395para conectarse al PCAP a travs de la lnea ST-

_COMP (esto es una interrupcin del PCAP que esenviado al MCU sobre el bus SPI, figura 2). La l-nea ST_COMP tomar un estado binario bajo ca-da vez que un auricular estreo sea insertado en elconector del celular. Los auriculares pueden conte-ner un interruptor momentneo, que normalmenteest cerrado y que se coloca en serie con el micr-fono. Cuando se presiona el interruptor moment-neo, se interrumpir la corriente que se suministraal micrfono, el telfono notar esta accin y daruna respuesta apropiada, que podra ser, por ejem-plo, contestar una llamada, terminar una llamada,o marcar el ltimo nmero del bloc de notas.

Los auriculares reciben la seal de audio desdeun amplificador estreo interno al PCAP a travs delas lneas (caminos o cables) ARIGHT_OUT y ALEF-

T_OUT (figura 1), encaminados por C4356,

R4352 y C4306, R4302 respectivamente (figura2), que por ltimo se aplican al conector de auricu-lares. Note que se toma del camino ARIGHT_Out,

a travs del capacitor C4354, la seal ARITH_INque se aplica a la entrada del amplificador opera-cional interno del PCAP, formando de esta manerauna realimentacin. De la misma manera, de la l-nea ALEFT_Out se toma seal que, a travs deC4304, se enva a la entrada de otro amplificadoroperacional por medio de la lnea ALEFT_IN.

El parlante externo se conecta al pin 15 delJ5000 (AUDIO_OUT), que es el conector que seemplea para poder conectar un parlante externo. Elcamino de audio es establecido por R4400 yC4400 que se aplica a EXTOUT del PCAP. El nivelde corriente continua de esta seal de audio de sa-lida (Audio_Out ) tambin se emplea para estable-cer la condicin de telfono conectado o desconec-tado. Esto se logra tomando seal de audio (Au-dio_Out) a travs de la lnea ON2 del PCAP pormedio del resistor R5053. Cuando se aplica unaseal de corriente continua superior a 0,4V duran-te un tiempo mayor a los 700 milisegundos, el tel-fono va del estado ON al estado OFF.

El parlante externo recibe la seal de audio des-de el amplificador ALRT que se encuentra en el in-terior de la PCAP (A2 en la figura 1). Las sealesde este amplificador se envan a travs de las l-neas ALRT-y ALRT +.

Como explicamos en los casos anteriores, yasea en el caso del parlante interno (Handset Spea-ker) o de los auriculares, en este caso tambin setoma una seal de realimentacin por medio de lalnea o camino ALRT_IN a travs de un resistor, eneste caso R4201. La seal de salida de este ampli-ficador operacional se encamina hacia el parlanteexterno a travs de C4200 y R4200 que es la sali-da DAC del codificador.

La Transmisin de Audio

En la figura 3 se muestra un diagrama en blo-ques que resume el funcionamiento del sistema detransmisin de un telfono celular, en este caso de

la serie 920 de Motorola. En la figura 4 se grafica


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Figura 4


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Etapa de Audio de Potencia & PCAP

En la figura 5 se puede apreciar el diagrama

en bloques de la unidad U3000, plataforma decontrol de potencia de audio PCAP que es un circui-to integrado que maneja diferentes seales y reali-za las siguientes tareas:

Filtrado y amplificacin de la seal de entrada-/ salida de audio.

Seleccin de camino de audio Regulacin de Voltaje Control de carga de batera Proporciona un reloj de tiempo real Control de ring/ vibrador Realiza la adaptacin de los protocolos RS-

232/ USB Control de luz de fondo Control de encendido de Leds Realiza el multiplexado de entradas para mo-

nitoreo de tensiones y temperatura.

Control dual de interfase SPI para permitir elacceso de dos procesadores de banda base inde-pendientes

Posee un conversor D/ A Estreo Realiza el control de proteccin de sobreten-

sin

Este circuito integrado es controlado y configu-rado por un circuito integrado procesador de ban-da base (POG) por medio de una interfase serial de4 cables o hilos (SPI). El Procesador de banda ba-se tiene acceso a la lectura/ escritura de la PCAP.Los datos de audio son transmitidos/ recibidos des-de el procesador de banda base a travs de una in-terfase SSI de cuatro cables.

P rocesador de Banda Base

El POG (procesador de banda base) integra unMicrocontrolador de Comunicaciones (MCU) de 32

Figura 5


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bits con sistema RISC(sistema reducido deinstrucciones), un proce-

sador digital de 32 bitsDSP (procesador digitalde seales) y un Mdu-lo Interprocesador deComunicaciones de(IPCM) con perifricosasociados y coprocesa-dores.

A continuacin brin-daremos una breve des-cripcin de los ncleosy perifricos asociadosque son usados en estediseo.

El diagrama en blo-ques que representa lainterconexin del Proce-sador de banda base semuestra en la figura 6.Las figuras 7 y 8 mues-tran el esquema circui-

tal genrico del POG,con sus componentesasociados, donde sedestaca lo siguiente:

Posee un MCU, mi-crocontrolador

Incluye GPSIntegra un DSP que

procesa la seal GSMTiene un EIM, mdu-

lo de interfase externo.Realiza comunica-

ciones en protocolosUSB/ Serial.

Realiza conversio-nes Analgicas/ digita-les.

En cuanto a los blo-ques del mencionado

circuito integrado pro-

Figura 6


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cesador POG, podemos decir lo siguiente:

IPCM: proporciona DMA de varios canales en-

tre el Mcore (procesador digital), el DSP y los peri-fricos.

GQSPI: Interfase PCAP.EBIF: interfase externo del autobs para el

transporte de datos DMA, WCDMA.MQSPI1: control de seales WCDMA.EL1T1: temporizador WCDMA.CKIH: es una interfase WCDMA de temporiza-

cin de15.36MHz.ASAP: interfase para PCAP y bluetooth de au-

dio.Serial BBIF (interfase de Banda de base): Trans-

porte de datos GSM.MQSPI2 (interfase perifrica serial): Realiza el

control de seales GSM.

EL1T2 (temporizador): Temporizador de aconte-cimientos GSM.

CKIH: Reloj GSM de 13MHz.

Adems del sistema de memoria interno delPOG, la arquitectura proporciona 128Mbits(16Mbyte de palabras de 8bits) de memoria flash ex-terna proporcionado por memorias Intel de 64Mbitcada una (figura 9). El bus de estas memorias es de23 bits de direccionamiento y 32 bits de datos. Lamemoria flash funciona entre 42-45MHz.

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Figura 9


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Introduccin

Como todos sabemos, Bluetooth es la norma quedefine un estndar global de comunicacin inalm-brica, que posibilita la transmisin de voz y datosentre diferentes equipos mediante un enlace por ra-

diofrecuencia. Los telfonos celulares modernos dealta gama poseen la posibilidad de operar con es-ta tecnologa, teniendo alcances que oscilan entrelos 50m y los 100m. Mediante Bluetooth es posibleel intercambio de archivos utilizando muy pocaenerga, lo que la hace una tecnologa ideal paralas comunicaciones actuales.

Bluetooth es una tecnologa inalmbrica queopera en banda de 2.4GHz, donde no se necesitalicencia.

En general, podemos decir que es una tecnolo-ga diseada para la implementacin de redes decobertura reducida, normalmente de unos 10 me-tros, aunque se alcanzan distancias de hasta 100metros con dispositivos especiales. Las redes se sue-len construir en modo ad-hoc utilizando dispositi-vos heterogneos como telfonos mviles, dispositi-vos manuales (handhelds) y computadoras port-tiles. A diferencia de otras tecnologas inalmbri-cas como Wi-Fi, Bluetooth ofrece perfiles de servicio

ms detallados; por ejemplo un perfil para actuarcomo un servidor de ficheros basado en FTP, parala difusin de ficheros (file pushing), para el trans-porte de voz, para la emulacin de lnea serie y mu-chos ms.

En la figura 1 se puede apreciar el diagrama enbloques de la seccin bluetooth de un telfono Mo-torola de la serie A920. El circuito integradoU5600 es un BCM2033 que tiene un transceptor deradio integrado que ha sido optimizado para el em-pleo en 2.4GHz, para aplicaciones de comunica-cin en Bluetooth (sistemas inalmbricos de alto ren-


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dimiento). Este integrado fue diseado para proveercomunicaciones robustas con bajo costo para usosque funcionan en 2.4GHz a escala mundial en ban-das ISM. Es totalmente compatible con las especifi-caciones para Bluetooth versin V1.1 y excede lasexigencias para proporcionar la mayor calidad decomunicacin.

Como aclaracin, digamos que ISM (Industrial,

Scientific and Medical) son bandas reservadas inter-nacionalmente para uso no comercial de radiofre-cuencia en reas industrial, cientfica y mdica.

En la actualidad estas bandas han sido popula-rizadas por su uso en comunicaciones WLAN (porejemplo Wi-Fi) o WPAN (por ejemplo, Bluetooth).

Las bandas ISM fueron definidas por la ITU(Unin Internacional de Telecomunicaciones).

El uso de estas bandas de frecuencia est abier-to a todo el mundo sin necesidad de licencia, respe-

tando las regulaciones que limitan los niveles de po-tencia transmitida. Este hecho fuerza a que este tipode comunicaciones tengan cierta tolerancia frente aerrores y que utilicen mecanismos de proteccin con-tra interferencias, como tcnicas de ensanchado deespectro. Por este motivo, las redes que funcionanen esta banda se les denomina redes de espectroensanchado.

El receptor tiene un alto grado de linealidad, unmargen dinmico ampliado, y un alto filtrado sobreel canal de operacin para asegurar una operacin

confiable en 2.4GHz sin ruidos en la banda ISM. El

BCM2033 es un circuito integrado que contiene unsistema de transmisin completo para operacin enBluetooth. Los datos de banda base son moduladosen GFSK y trasladados a la banda de 2.4GHz me-diante un mezclador interno, para poder operar enla banda ISM.

Se usa una modulacin GFSK (Gaussian Fre-quency Shift Keying) se usa, en donde un 1 bina-

rio representa una desviacin de frecuencia positi-va, y un 0 binario representa una desviacin defrecuencia negativa. La desviacin mxima de fre-cuencia est entre 140kHz y 175kHz.

El Amplificador de Poder de salida (PA) propor-ciona una seal de salida nominal de 0dBm y tieneun control de potencia para proporcionar 24dB decontrol de ganancia en pasos de 8dB. El OsciladorLocal (LO) genera frecuencias en saltos rpidos(1600 saltos por segundo) a travs de los 79 cana-

les disponibles para esta tcnica.La unidad PU (UPU) realiza el control entre uncontrolador de enlace (LC: Link Control) que es unprocesador digital de seales y la interfase HCI(Host Controller Interfase). La interfase HCI propor-ciona una interfase de comandos (valga la redun-dancia) para la controladora de banda base y parael gestor de enlace y permite acceder al estado dehardware y a los registros de control.

Esta interfase proporciona una capa de acce-so homognea para todos los dispositivos Bluetooth

de banda base.

Figura 1


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puede apreciar el circuito asociado al sistema Blue-tooth en un sistema celular Motorola de la serieA920.

Ms Sobre Bluetooth

Se dice que el nombre Bluetooth fue tomado deun Rey Dans del siglo X, llamado Harald Bltand(Bluetooth), que se hizo famoso por sus habilidadescomunicativas, y por haber logrado, mediante eldilogo y la persuasin, la cristianizacin de su so-ciedad vikinga.

La tecnologa Bluetooth tiene como objetivo au-mentar la efectividad de las comunicaciones entredispositivos que se encuentran a cortas distancias,ya sea en el rea de trabajo como en los espaciospblicos.

En 1998, un grupo de industrias lderes en com-putadoras y telecomunicaciones tales como IBM, In-tel, Ericsson y Nokia, desarrollaron un dispositivo debajo costo que serva para comunicar diversos dis-positivos basado en un estndar estricto para que suuso se popularizara rpidamente. Las empresas in-

vestigadoras formaron un grupo de intereses espe-ciales (Special Interests Group - SIG) que aseguraraque el nuevo estandard sera la base para el desa-rrollo de dispositivos a nivel mundial. El SIG fue r-pidamente ganando miembros, como las compaas3Com, Axis Comunication, Compaq, Dell, Lucent

Technologies UK Limited, Motorola, Qualcomm, Xir-com, entre otras.

La tecnologa Bluetooth define un canal de comu-nicaciones con una velocidad mxima de 720kbytepor segundo con un rango ptimo de 10m (luego seimplement a 100m).

El rango de frecuencia de trabajo est entre 2.4a 2.48GHz con un amplio espectro y saltos de fre-cuencia con posibilidad de transmitir en sistema fullduplex con un mximo de 1600 saltos por segundo.Los saltos de frecuencia se dan entre un total de 79frecuencias con intervalos de 1MHz, lo que permitebrindar seguridad y robustez al sistema. La potenciade salida para transmitir a una distancia mxima de10m es de 1mW, mientras que la versin de largo

alcance para 100 metros requiere una potencia del

orden de los 100mW. El bajo consumo y bajo cos-to se logr mediante el desarrollo de todo el sistemaen un solo chip utilizando circuitos CMOS. El chip

tiene 9x9mm y consume menos del 90% energaque un telfono celular comn, lo cual implica unrendimiento excelente.

El protocolo de banda base para este sistemacombina circuitos de swicheo (conmutacin) y pa-quetes. Para asegurar que los paquetes no lleguenfuera de orden, los canales (slots) pueden ser reser-vados por paquetes sincrnicos, utilizando un saltodiferente de seal para cada paquete. Por otro la-do, la conmutacin de circuitos puede ser sincrni-ca o asincrnica. Cada canal soporta tres canalesde datos o de voz sincrnicos o un canal de voz sin-crnico y un canal de datos asincrnico. Cada ca-nal de voz puede soportar una tasa de transferenciade 64Kb/ s en cada sentido, la cual es adecuadapara la transmisin de voz. Un canal asncrono pue-de transmitir como mximo 720Kb/ s en una direc-cin y 56Kb/ s en la direccin opuesta. Sin embar-go, para una conexin asincrnica es posible sopor-tar 432,6Kb/ s en ambas direcciones si el enlace essimtrico.

El hardware de un dispositivo Bluetooth estcompuesto por dos partes: un sistema de radio en-cargado de modular y transmitir la seal y un con-trolador digital. El controlador digital est compues-to por una CPU, un procesador de seales digitales(DSP - Digital Signal Processor) llamado Link Contro-ller (o controlador de Enlace) y de las interfaces conel dispositivo anfitrin.

El LC o Link Controller se encarga del procesa-miento de seales en banda base y del manejo delos protocolos ARQ y FEC. Adems, se encarga delas funciones de transferencia (tanto sincrnicas co-mo asincrnicas), de la codificacin de Audio y en-criptamiento de datos.

El CPU del dispositivo remoto se encarga deatender las instrucciones relacionadas con el siste-ma Bluetooth del dispositivo anfitrin para simplifi-car su operacin. Para ello, sobre la unidad centralde proceso o CPU, corre un software denominadoLink Manager que tiene la funcin de comunicar-se con otros dispositivos por medio del protocolo

LMP. *********************


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vez en sincronismo (una vez establecidas las distan-cias a cada satlite) se fija con facilidad la propiaposicin relativa del GPS respecto a los satlites.Conociendo adems las coordenadas o posicinde cada uno de ellos por la seal que emiten, se ob-tiene la posicin absoluta o coordenadas reales delpunto de medicin.

Los GPS hoy son comunes en el mercado para

los usuarios con fines muy diversos; localizacin depiezas, montaismo y hasta en los telfonos celula-res con fines diversos. No obstante, la utilizacinactual ms extendida es su empleo en los vehculosque circulan por carreteras (coches, camiones, au-tobuses...).

El GPS en los automviles permite a los conduc-tores un apoyo considerable.

Estos dispositivos llevan programas con voz quele dan instrucciones al conductor sobre los movi-

mientos que deben hacer para seguir la ruta correc-ta (giros, toma de salidas o entradas desde unasvas a otras, etc.); estas indicaciones de voz permi-ten al conductor fijar su atencin en la carretera. Enel auto, un GPS puede:

* Indicar la ruta a seguir desde el punto de ori-gen hasta el destino a travs de mapas localizadosen el GPS.

* Establecer controles necesarios para advertirlos lmites de velocidad

* Avisar la densidad de trfico, etc.

El sistema GPS en un telfono celular permite lalocalizacin en tiempo real del telfono, utilizandosatlites GPS y redes de telefona celular (normal-mente redes CDMA), para ofrecer resultados con al-ta precisin a travs de los servicios de localizacinpersonal.

Entre las ventajas de este servicio encontramos:ubicacin en tiempo real, mejor supervisin y ma-

yor control, alto nivel de precisin a travs de ma-pas digitalizados, mayor flexibilidad, pues las loca-lizaciones pueden efectuarse desde un celular o vaweb.

Por ejemplo, se puede conocer la ubicacin deun celular con slo enviar un mensaje de texto (y eneste caso no es preciso que el mvil tenga sistemaGPS!!!). El localizador deber enviar un SMS (men-saje corto de texto) con el nmero de celular a ubi-car. De inmediato, la persona buscada recibir un

mensaje en donde se le informa que un determina-do nmero est intentando conocer su ubicacin yse le pide que lo autorice, por nica vez o parasiempre.

En caso de que la bsqueda sea autorizada, elsolicitante recibir un mensaje con la posicin geo-grfica (latitud, longitud y una direccin postal cer-cana) donde se encuentra el mvil localizado.

Un telfono celular dotado de sistema GPS, pue-de recibir la seal satelital de 1575,42MHz a tra-vs de la antena planar para GPS interna PIFA (Pla-

nar Inverted F Antenna) o por medio de una antena

Figura 1


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Figura 2


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Figura 3


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dos con sistemas Ja-va, BlackBerry, Win-dows Mobile o No-

kia/ Symbian.Aunque este pro-

grama no es tan pre-ciso como los apara-tos con GPS, quepermite ubicarse conun metro de margende error, permite porejemplo dar indica-ciones de rutas.

Debido a que elbuscador an nobrinda datos sobrelas calles de BuenosAires y otras ciuda-des de la Argentina,este servicio no seencuentra disponible.

Pngale GPS a su Celular

Qu es hipoqih?La pgina http:/ / www.hipoqih.com/ home_p-

c_es.htm permite descargar un programa que, alser instaldo en un telfono celular, permite ubicarlocon buena precisin.Esta aplicacin esgratuita y sirve:

Para que cualquie-ra te pueda seguir enun mapa por Internet.

Para localizar atus amigos por todo elplaneta.

Para llevar tuagenda geolocaliza-da.

Para ver y grabaravisos georreferencia-dos

Para poder des-

cargar este programa (gratuito) debe registrarse enla pgina mencionada. Su configuracin es sencillay realmente brinda buenos resutados. La ubicacinen el mapa est en ingls (yo no pude hacerlo fun-

cionar en espaol an).En base a esto, calculo que para dentro de unosaos, todas las empresas van a empezar a utilizareste sistema de rastreo GPS como una herramientaprctica. ******


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Introduccin

Para finalizar con la descripcin y funcionamien-to de un telfono celular, vamos a explicar cmofunciona la cmara, qu formatos se emplean y cu-les son las seales que entran en juego cuando to-

mamos una fotografa o filmamos un video. Por lti-mo, analizaremos el bloque de apoyo del POG en-cargado de establecer las comunicaciones entre pe-rifricos y microcontrolador.

El sensor de imagen de la cmara de un telfo-no celular suele ser un dispositivo CDD o un compo-nente CMOS. En los telfonos Motorola serie A920se emplea un sensor de tecnologa CMOS Cone-xant que toma imgenes VGA con una resolucinde 15 cuadros por Segundo. El sensor Conexant en-trega una salida RGB con datos de 8 bits para ca-da pxel a un procesador de imgenes (backendprocessor) que en el diagrama en bloques de la fi-gura 1 est representado por el integrado U7600.

El procesador final U7600 recibe las sealesdesde el sensor en el formato RGB de Bayer y lasprocesa en datos comprimidos o descomprimidos

YUV de 8 bits, los cuales son enviados a travs delbus VODATA al procesador de aplicaciones HELEN(es un procesador secundario empleado para el tra-

tamiento de algunas aplicaciones de los telfonoscelulares).

El Patrn RGB de Bayer

Cabe aclarar que RGB ( Red, Green, Blue) es ladenominacin del modelo terico que compone uncolor en base a la intensidad de los colores prima-rios, el rojo, el verde y el azul. Es un modelo de co-lor basado en la sntesis aditiva del la luz. Este es elque usamos en photoshop y el que siguen los fabri-


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cantes de cmaras para los patrones Bayer de lossensores.

En general, la mayora de las cmaras digitalesemplean el patrn Bayer (no slo la de los telfonoscelulares). Esto es una cuadrcula con los tres colo-

res primarios que se disponen de forma ordenadasobre cada uno de los pxeles o fotosites. Esta dis-tribucin permite que el procesador seleccione e in-terprete qu color corresponde a cada pxel.

Volviendo a nuestro diagrama en bloques, paraque el procesador sepa cmo interpretar cada sealprocedente del sensor, los ingenieros se basan en loque conocemos como espectro de luz.

Cada rayo de luz solar se puede dividir median-te un prisma para poder observar los colores que lo

forman.Algo similiar es lo que hace el patrn bayer, esdecir, en vez de dividir la luz, slo deja pasar la delcolor que est en ese fotosite, el rojo, el verde o elazul.

El procesador final (backen processor - U7600)es capaz de procesar seales de datos con resolu-cin VGA de 640x480, QVGA de 320x240, CIFde 352x288 y QCIF de 1676x144. Las funcionesde control de este procesador se realizan por mediode 2 lneas o cables de interfaz serial (SSCLK y SS-

DA).

Los dispositivos de calificacin lgica QCIF(U7602 y U7603 en la figura 2) se utilizan para lasfunciones de captura de video y visor de imgenes(viewfinder). Las lneas o cables VSYNC y HSYNCse encargan de proveer el sincronismo a las seales

de imagen. VSYNC indica el comienzo y el fin deun cuadro de video mientras que HSYNC sealizael comienzo de una lnea de imagen.

VODATA enva datos de procesamiento de ima-gen de 8 bits en formato YUV 4: 2: 2 hacia el pro-cesador Helen. La lnea VODATA3 es compartidapor la cmara y los dispositivos de conexin infra-rroja (IrDA). Por motivos de hardware, la cmara ylos dispositivos IrDA no se pueden usar al mismotiempo. Por tal motivo se emplea la lnea IRDA_S-

HUTDOWN para habilitar VODATA3 durante laoperacin de la cmara.La lnea CAM_ROT_DETECT se emplea para in-

dicar la posicin de rotacin del sensor de imagen.Un imn integrado en el sensor CONEXANT habili-ta a un interruptor de efecto Hall que causa un cam-bio en el estado de CAM_ROT_DETECT, con lo cualel procesador secundario Helen responder reali-zando una inversin horizontal de la imagen.

La imagen que recibe el procesador Helen pasapor un proceso DSP donde la seal YUV 4:2:2 se

convierte en una seal 4: 2: 0. Para exhibir la ima-

Figura 1


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Figura 2


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gen en el display del celular, la seal YUV 4: 2: 0pasa por un estado de procesamiento posterior DSPpara convertirla en una seal RGB, luego la seal

RGB pasa por un amplificador de video para seraplicada al display. Cuando se desean almacenarfotos (imgenes inmviles) se realiza el paso de for-mato YUV 4: 2: 0 a codificacin JPEG y posterior-mente se almacena el dato en el sector selecciona-do (memoria flash, SD, MMC, etc.). Cuando se to-man seales de video, la seal YUV 4: 2: 0 se codi-fica en formato MPEG4 H.263 y luego se transfie-ren al sector de almacenamiento seleccionado porel usuario, aunque tambin se puede enviar como

transmisin de datos en tiempo real.

Helen: El Procesador de Apoyo

Helen es un microprocesdor dual core (de doscabezas o corazones) que incorpora las caracters-ticas de alta permormances de arquitectura TI925TMPU y TI TMS320C55x DS. En general podramosdecir que provee conexin entre el mvil y los dife-rentes accesorios.

En otra palabra, es quien maneja los puertos de

conexin del celular con el exterior. Damos, a con-tinuacin, la descripcin de loscorazones y circui-tos de apoyo que se emplean en este diseo (figura

3).

Flash I/ F, SDRAM I/ F. interfaz para memoriasFLASH y SDRAM.

Keypad interfaz. Interfaz para teclado.LCD I/ F - Display Interfaz. interfaz para display.UART3 - IrDA interfaz. interfaz para puerto in-

frarrojo.MMC interfaz. Interfaz MMC.GPIO - For A/ Ds. Apoyo para conversores ana-

lgico-digitales.Secondary SPI - PCAP interfaz. Interfaz para cir-cuitos de audio y fuentes.

Bluetooth interfaz. interfaz para Bluetooth.Camera IF - Backend Pixel Processor interfaz.

interfaz para procesador de imgenes..I2C - Inter- Integrated Circuit Master and Slave

interfaz. interfaz para conexin I2C.IPCL - Inter- Processor Communications Link for

Helen to POG interfaz. interfaz para permitir la co-nexin de este procesador core duo con el proce-

sador principal del telfono, el POG.

Figura 3


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Se trata de un dispositivo de muy bajo consumo(ULPD - Ultralow- Power Device), con un hilo (cable)de conexin con la mameria (1 wire Communica-

tion for Battery EPROM) que utiliza protocolo USBpor medio de un tranceptor de seales USB comoprocesador cliente (PCAPs USB transceiver). Poseeuna interfaz RS232 (UART1 - RS232 interfaz to CEbus), un bus serial para sistemas de audio estereo(McBSP1 - Multichannel Buffered Serial Port (VSAP)

for the PCAP stereo audio interfaz) y un bus serialpara comunicaciones de audio a travs de Blue-tooth (McBSP2 - Multichannel Buffered Serial Port

(ASAP) for the PCAP and Bluetooth audio interfaz).En las figuras 4 y 5 se puede apreciar el diagramaen bloques que representa la ubicacin de este pro-cesador Helen en el celular y su circuito de opera-cin.

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Figura 4


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Figura 5

21688361-telefonos-celulares

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