CSAIL研究：通過(guò)外表面增加天線(xiàn)來(lái)放大信號(hào)

“5G時(shí)代即將來(lái)臨?！边@話(huà)我們已經(jīng)聽(tīng)了很久了。

雖然高速5G互聯(lián)網(wǎng)確實(shí)在全球少數(shù)幾個(gè)國(guó)家緩慢推廣，但仍存在許多阻礙廣泛采用的障礙。

一個(gè)非常棘手的問(wèn)題是，如果沒(méi)有更有效的無(wú)線(xiàn)信號(hào)傳輸方式，我們就無(wú)法獲得更快的聯(lián)網(wǎng)速度?？偟内厔?shì)是簡(jiǎn)單地在發(fā)射機(jī)(即Wi-Fi接入點(diǎn)和蜂窩基站)或接收機(jī)(如電話(huà)或筆記本電腦)上添加天線(xiàn)。但隨著各大廠商爭(zhēng)相設(shè)計(jì)推出越來(lái)越小的設(shè)備，包括新一輪的“物聯(lián)網(wǎng)”系統(tǒng)，這一點(diǎn)將會(huì)變得越來(lái)越難做到。

麻省理工學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與人工智能實(shí)驗(yàn)室(CSAIL)的研究人員最近研究了這個(gè)問(wèn)題，與其把注意力集中在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)上，為什么不通過(guò)在環(huán)境本身的外表面增加天線(xiàn)來(lái)放大信號(hào)呢?

這就是CSAIL團(tuán)隊(duì)新系統(tǒng)RFocus背后的想法，它是一個(gè)軟件控制的“智能表面”，它使用超過(guò)3000個(gè)天線(xiàn)來(lái)最大化接收器上信號(hào)的強(qiáng)度。測(cè)試表明，RFocus可以將平均信號(hào)強(qiáng)度提高近10倍。實(shí)際上，這個(gè)平臺(tái)也非常劃算，每根天線(xiàn)只需幾美分。天線(xiàn)很便宜，因?yàn)樗鼈兏静惶幚硇盘?hào);它們只控制信號(hào)的反射方式。主創(chuàng)Venkat Arun說(shuō)，據(jù)團(tuán)隊(duì)所知，這個(gè)項(xiàng)目代表了一個(gè)通信鏈路所用天線(xiàn)的最大數(shù)量。

雖然該系統(tǒng)可以作為另一種形式的WiFi范圍擴(kuò)展器，但研究人員說(shuō)，它最有價(jià)值的用途可能是在未來(lái)聯(lián)網(wǎng)的家庭和工廠。

例如，假設(shè)一個(gè)倉(cāng)庫(kù)有數(shù)百個(gè)傳感器，用于監(jiān)控機(jī)器和庫(kù)存。麻省理工學(xué)院教授哈里巴拉克里希南(Hari Balakrishnan)表示，這種規(guī)模的系統(tǒng)通常會(huì)昂貴得令人望而卻步，而且耗電量很大，但如果采用像RFocus這樣的方法，低功耗互聯(lián)系統(tǒng)是可能的。

巴拉克里希南說(shuō)：“我們的核心目標(biāo)是探索我們是否可以在環(huán)境中使用元素，并安排它們以我們能夠?qū)嶋H控制的方式來(lái)引導(dǎo)信號(hào)，一篇關(guān)于RFocus的新論文的高級(jí)作者，該論文將于下月在加州圣克拉拉舉行的USENIX網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)研討會(huì)(NSDI)上發(fā)表?！叭绻阆胱専o(wú)線(xiàn)設(shè)備以盡可能低的功率傳輸，但給你一個(gè)好的信號(hào)，這似乎是一種非常有前途的方法?！?/p>

RFocus是一個(gè)由數(shù)千個(gè)天線(xiàn)組成的二維表面，每個(gè)天線(xiàn)可以讓信號(hào)通過(guò)或反射信號(hào)。元件的狀態(tài)由軟件控制器設(shè)置，軟件開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)以最大化接收機(jī)的信號(hào)強(qiáng)度為目標(biāo)。

“最大的挑戰(zhàn)是確定如何配置天線(xiàn)，以最大限度地提高信號(hào)強(qiáng)度，而不使用任何額外的傳感器，因?yàn)槲覀儨y(cè)量的信號(hào)是非常弱的，”博士文卡阿倫說(shuō)?！拔覀冏罱K得到了一種出奇健壯的技術(shù)?！?/p>

研究人員并不是第一個(gè)探索利用外部環(huán)境提高網(wǎng)速的可能性的人。普林斯頓大學(xué)的一個(gè)小組由凱爾·賈米森教授領(lǐng)導(dǎo)，針對(duì)人們?cè)趬蛇吺褂秒娔X的具體情況，提出了一個(gè)類(lèi)似的方案。巴拉克里希南表示，RFocus的目標(biāo)是開(kāi)發(fā)一種更低成本的方法，可以在更廣泛的場(chǎng)景中使用。

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