麻省理工推“智能表面”：優化接收器5G信號強度

“5G時代即將來臨。”這話我們已經聽了很久了。

雖然高速5G互聯網確實在全球少數幾個國家緩慢推廣，但仍存在許多阻礙廣泛采用的障礙。

一個非常棘手的問題是，如果沒有更有效的無線信號傳輸方式，我們就無法獲得更快的聯網速度。總的趨勢是簡單地在發射機(即Wi-Fi接入點和蜂窩基站)或接收機(如電話或筆記本電腦)上添加天線。但隨著各大廠商爭相設計推出越來越小的設備，包括新一輪的“物聯網”系統，這一點將會變得越來越難做到。

麻省理工學院計算機科學與人工智能實驗室(CSAIL)的研究人員最近研究了這個問題，與其把注意力集中在發射機和接收機上，為什么不通過在環境本身的外表面增加天線來放大信號呢?

這就是CSAIL團隊新系統RFocus背后的想法，它是一個軟件控制的“智能表面”，它使用超過3000個天線來最大化接收器上信號的強度。測試表明，RFocus可以將平均信號強度提高近10倍。實際上，這個平臺也非常劃算，每根天線只需幾美分。天線很便宜，因為它們根本不處理信號;它們只控制信號的反射方式。主創Venkat Arun說，據團隊所知，這個項目代表了一個通信鏈路所用天線的最大數量。

雖然該系統可以作為另一種形式的WiFi范圍擴展器，但研究人員說，它最有價值的用途可能是在未來聯網的家庭和工廠。

例如，假設一個倉庫有數百個傳感器，用于監控機器和庫存。麻省理工學院教授哈里巴拉克里希南(Hari Balakrishnan)表示，這種規模的系統通常會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，低功耗互聯系統是可能的。

巴拉克里希南說：“我們的核心目標是探索我們是否可以在環境中使用元素，并安排它們以我們能夠實際控制的方式來引導信號，一篇關于RFocus的新論文的高級作者，該論文將于下月在加州圣克拉拉舉行的USENIX網絡系統設計與實現研討會(NSDI)上發表。“如果你想讓無線設備以盡可能低的功率傳輸，但給你一個好的信號，這似乎是一種非常有前途的方法。”

RFocus是一個由數千個天線組成的二維表面，每個天線可以讓信號通過或反射信號。元件的狀態由軟件控制器設置，軟件開發團隊以最大化接收機的信號強度為目標。

“最大的挑戰是確定如何配置天線，以最大限度地提高信號強度，而不使用任何額外的傳感器，因為我們測量的信號是非常弱的，”博士文卡阿倫說。“我們最終得到了一種出奇健壯的技術。”

研究人員并不是第一個探索利用外部環境提高網速的可能性的人。普林斯頓大學的一個小組由凱爾·賈米森教授領導，針對人們在墻兩邊使用電腦的具體情況，提出了一個類似的方案。巴拉克里希南表示，RFocus的目標是開發一種更低成本的方法，可以在更廣泛的場景中使用。