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Un super preciso chip GNSS sarà nei nostri smartphone dal 2018

Broadcom ha annunciato che sta campionando il primo chip di massa che può trarre vantaggio da una nuova generazione di segnali satellitari di navigazione globale e dare alla prossima generazione di smartphone una precisione di poche decine centimetri rispetto ai metri di oggi. Il chip funzionerà nella città, che occludono la piena vista del cielo con palazzi e grattacieli e consumerà la metà della potenza della generazione di chip attuali. Il chip, il BCM47755, è stato incluso nella progettazione di alcuni smartphone previsti per il rilascio nel 2018, ma Broadcom non rivelerà quali.

Il GPS e gli altri sistemi satellitari globali di navigazione (GNSS), come il Galileo dell'Europa, il QZSS del Giappone e il Glonass della Russia, consentono a un ricevitore di determinare la propria posizione calcolando la distanza da tre o più satelliti. Tutti i satelliti GNSS - anche la generazione più vecchia ancora in uso - trasmettono un messaggio chiamato segnale L1, che include la posizione del satellite, l'ora e un modello di firma identificativa. La nuova generazione trasmette un segnale più complesso chiamato L5 ad una frequenza diversa, oltre al segnale L1 ereditato. Il ricevitore utilizza essenzialmente questi segnali per determinare la distanza da ciascun satellite, in base a quanto tempo impiega il segnale per andare dal satellite al ricevitore.

Il ricevitore di Broadcom si aggancia al satellite con il segnale L1 e quindi raffina la posizione calcolata con L5. Quest'ultimo è superiore, specialmente nelle città, perché è molto meno incline alle distorsioni di riflessi multipath rispetto a L1.


In una città, i segnali del satellite raggiungono direttamente il ricevitore rimbalzando da uno o più edifici. Il segnale diretto e tutte le riflessioni arrivano in momenti leggermente diversi, e se si sovrappongono, si addizionano fino a formare una sorta di gruppi di segnale.
Tuttavia, i segnali L5 sono così brevi che è improbabile che le riflessioni si sovrappongono al segnale diretto. Il chip del ricevitore può semplicemente ignorare qualsiasi segnale dopo il primo che riceve, che è il percorso diretto. Il chip Broadcom utilizza anche informazioni nella fase del segnale portante per migliorare ulteriormente l'accuratezza.

Anche se esistono sistemi avanzati che utilizzano L5 sul mercato già oggi, questi sono generalmente utilizzati a scopi geodetici o industriali.

Broadcom's BCM47755 è il primo chip di massa che utilizza sia L1 che L5.

Ma perché questo accade solo ora? "Fino ad ora non c'erano in orbita sufficienti satelliti L5", afferma Manuel del Castillo, direttore associato del marketing dei prodotti GNSS a Broadcom. Alla data attuale, ci sono circa 30 satelliti in orbita, contando un set che vola solo su Giappone e Australia. Anche in una "finestra stretta del cielo se ne possono vedere sei o sette, il che è abbastanza buono", dice Del Castillo. "Adesso è il momento giusto per lanciare il chip di massa L5".

Broadcom ha potuto ottenere la precisione migliore adatta all'interno di un budget limitato di potenza di uno smartphone. Fondamentalmente, sono state scelte tre cose: passando a un processo produttivo di potenza più efficiente per i 28 nanometri, adottando una nuova architettura radio (della quale Broadcom non avrebbe rivelato i dettagli) e progettando un sensore dual-core di risparmio energetico. In totale, raggiungono fino a un risparmio energetico del 50% rispetto al chip precedente e meno accurato di Broadcom.

L'hub del sensore nel BCM47755 sfrutta il design "big.LITTLE" di ARM, un'architettura dual core in cui un core semplice del processore a basso consumo è abbinato ad un nucleo più complesso. Il nucleo a bassa potenza, in questo caso ARM Cortex M-0, gestisce semplici compiti continui. Il nucleo più potente, un Cortex M-4, viene solo quando è necessario. Il BCM4775 è solo l'ultimo sviluppo in una spinta globale per la precisione di navigazione a centimetro. Bosch, Geo ++, Mitsubishi Electric e U-blox hanno istituito un'agenzia di joint-venture denominata Sapcorda Services in agosto per fornire accuratezza ai liveli dei centimetri.
Sapcorda sembra dipendere dall'utilizzo di stazioni di terra per misurare gli errori nei segnali satellitari GPS e Galileo a causa delle distorsioni atmosferiche. Queste misure sarebbero quindi inviate ai ricevitori in telefoni cellulari e altri sistemi per migliorare l'accuratezza.
Anche il sistema satellitare Quasi-Zenith (QZSS) del Giappone, dal costo di 1,9 miliardi di dollari, si affida alla correzione degli errori, ma migliora ulteriormente la navigazione urbana aggiungendo un set di satelliti che garantiscono che almeno uno sia visibile direttamente sulla testa, anche nella parte più densa di Tokyo. Il terzo di quei quattro satelliti è stato lanciato in agosto. Un quarto è previsto per ottobre, e il sistema è quello di entrare in linea nel 2018.

Fonte: Broadcom 


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