因 WiFi 信号分布不均而苦恼?加州大学圣地亚哥分校 (UCSD) 的工程师发明了一种“智能贴片 (smart surface)”,它可将 WiFi 扩展至信号死角,并使速率翻倍。

Dunna 与智能贴片的合照

UCSD 雅各布工程学院的电气和计算机工程系教授 Dinesh Bharadia 说:“你可以把它当装饰画一样贴在墙上,来增强公司或家里的 WiFi 信号。”

这项技术能使远程工作的员工和接受远程教育的学生们受益。Bharadia 说,它还能减弱邻居家 WiFi 的干扰,这样就能使人们更好地在家工作或学习。

在室内测试中,智能贴片能将 WiFi 信号的覆盖范围从 30 米扩展至 45 米。在本来就能接收到信号的区域,它还使传输数据的速率翻倍。

Bharadia 说:“它可以与现有的 WiFi 设备一起工作,无需再购置其他设备。”此项技术的耗能也极低,研究者称,一个纽扣电池就足以支持其工作一年。

Daniel Sievenpiper 说:“无需对 ap 设备(例如路由器)等进行额外的配置,就能享受到智能贴片提供的阵列天线级 WiFi 信号。”Daniel 是 Bharadia 的同事及此项目的合作者。

智能贴片是约 10cm × 30cm 大的印刷电路板 (PCB),其中包含 48 个微型天线。这些天线能整合并反射从路由器等 ap 设备接收到的 WiFi 信号,来创造一个新的信号传输路径。这个新路径,或者说数据流,和原来发射自路由器等 ap 设备的一样强。

Bharadia 说:“此技术的关键在于,它能创建一个额外的连接至手机等设备的数据流,所以它不仅能将信号发射到的原本覆盖不到的地方,还能使原来的数据传输速率翻倍。”

这项技术由该团队开发的新型天线和算法实现。天线被设计为能调整接收到的信号——或者说无线电波——的相位,使其反射出的无线电波抵达接收端时处于同一相位。这样,这些无线电波就会合并成一个放大的波。

Manideep Dunna,Bharadia 的实验室中的一位博士生,说:“未加调整时,天线接收到的是众多处于不同相位的信号,所以你接收到的反射信号很弱,或者干脆没有信号。就像把很多 -1 和 +1 加起来一样。但如果天线对信号的相位作出调整,就像把所有的 -1 变成 +1 再计算总和一样,信号的强度会增加。”

研究者预计部署这项装置的花费很低。Dunna 说,大规模生产这种印刷电路板的话,成本可能降低至每块 5 美元。

在未来的研究中,团队会探索组合多个智能贴片能否进一步提高数据传输速率。Bharadia 说:“再加一个智能贴片会使速率翻两倍吗?用三个能翻两番吗?这会是个有趣的问题。”

该团队还在研究如何提升智能贴片的柔韧性。

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

本文译自 techxplore,由 pessoa 编辑发布。

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