@ 2020.04.05 , 09:00

新型 Wi-Fi 放大器「智能貼片」

因 WiFi 信號分布不均而苦惱?加州大學圣地亞哥分校 (UCSD) 的工程師發明了一種“智能貼片 (smart surface)”,它可將 WiFi 擴展至信號死角,并使速率翻倍。

Dunna 與智能貼片的合照

UCSD 雅各布工程學院的電氣和計算機工程系教授 Dinesh Bharadia 說:“你可以把它當裝飾畫一樣貼在墻上,來增強公司或家里的 WiFi 信號。”

這項技術能使遠程工作的員工和接受遠程教育的學生們受益。Bharadia 說,它還能減弱鄰居家 WiFi 的干擾,這樣就能使人們更好地在家工作或學習。

在室內測試中,智能貼片能將 WiFi 信號的覆蓋范圍從 30 米擴展至 45 米。在本來就能接收到信號的區域,它還使傳輸數據的速率翻倍。

Bharadia 說:“它可以與現有的 WiFi 設備一起工作,無需再購置其他設備。”此項技術的耗能也極低,研究者稱,一個紐扣電池就足以支持其工作一年。

Daniel Sievenpiper 說:“無需對 ap 設備(例如路由器)等進行額外的配置,就能享受到智能貼片提供的陣列天線級 WiFi 信號。”Daniel 是 Bharadia 的同事及此項目的合作者。

智能貼片是約 10cm × 30cm 大的印刷電路板 (PCB),其中包含 48 個微型天線。這些天線能整合并反射從路由器等 ap 設備接收到的 WiFi 信號,來創造一個新的信號傳輸路徑。這個新路徑,或者說數據流,和原來發射自路由器等 ap 設備的一樣強。

Bharadia 說:“此技術的關鍵在于,它能創建一個額外的連接至手機等設備的數據流,所以它不僅能將信號發射到的原本覆蓋不到的地方,還能使原來的數據傳輸速率翻倍。”

這項技術由該團隊開發的新型天線和算法實現。天線被設計為能調整接收到的信號——或者說無線電波——的相位,使其反射出的無線電波抵達接收端時處于同一相位。這樣,這些無線電波就會合并成一個放大的波。

Manideep Dunna,Bharadia 的實驗室中的一位博士生,說:“未加調整時,天線接收到的是眾多處于不同相位的信號,所以你接收到的反射信號很弱,或者干脆沒有信號。就像把很多 -1 和 +1 加起來一樣。但如果天線對信號的相位作出調整,就像把所有的 -1 變成 +1 再計算總和一樣,信號的強度會增加。”

研究者預計部署這項裝置的花費很低。Dunna 說,大規模生產這種印刷電路板的話,成本可能降低至每塊 5 美元。

在未來的研究中,團隊會探索組合多個智能貼片能否進一步提高數據傳輸速率。Bharadia 說:“再加一個智能貼片會使速率翻兩倍嗎?用三個能翻兩番嗎?這會是個有趣的問題。”

該團隊還在研究如何提升智能貼片的柔韌性。

更多信息:ScatterMIMO: Enabling Virtual MIMO with Smart Surfaces. DOI: 10.1145/3372224.3380887 , http://wcsng.ucsd.edu/files/scattermimo.pdf

本文譯自 techxplore,由譯者 pessoa 基于創作共用協議(BY-NC)發布。


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