CSAIL研究：通过外表面增加天线来放大信号

“5G时代即将来临。”这话我们已经听了很久了。

虽然高速5G互联网确实在全球少数几个国家缓慢推广，但仍存在许多阻碍广泛采用的障碍。

一个非常棘手的问题是，如果没有更有效的无线信号传输方式，我们就无法获得更快的联网速度。总的趋势是简单地在发射机(即Wi-Fi接入点和蜂窝基站)或接收机(如电话或笔记本电脑)上添加天线。但随着各大厂商争相设计推出越来越小的设备，包括新一轮的“物联网”系统，这一点将会变得越来越难做到。

麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室(CSAIL)的研究人员最近研究了这个问题，与其把注意力集中在发射机和接收机上，为什么不通过在环境本身的外表面增加天线来放大信号呢?

这就是CSAIL团队新系统RFocus背后的想法，它是一个软件控制的“智能表面”，它使用超过3000个天线来最大化接收器上信号的强度。测试表明，RFocus可以将平均信号强度提高近10倍。实际上，这个平台也非常划算，每根天线只需几美分。天线很便宜，因为它们根本不处理信号;它们只控制信号的反射方式。主创Venkat Arun说，据团队所知，这个项目代表了一个通信链路所用天线的最大数量。

虽然该系统可以作为另一种形式的WiFi范围扩展器，但研究人员说，它最有价值的用途可能是在未来联网的家庭和工厂。

例如，假设一个仓库有数百个传感器，用于监控机器和库存。麻省理工学院教授哈里巴拉克里希南(Hari Balakrishnan)表示，这种规模的系统通常会昂贵得令人望而却步，而且耗电量很大，但如果采用像RFocus这样的方法，低功耗互联系统是可能的。

巴拉克里希南说：“我们的核心目标是探索我们是否可以在环境中使用元素，并安排它们以我们能够实际控制的方式来引导信号，一篇关于RFocus的新论文的高级作者，该论文将于下月在加州圣克拉拉举行的USENIX网络系统设计与实现研讨会(NSDI)上发表。“如果你想让无线设备以尽可能低的功率传输，但给你一个好的信号，这似乎是一种非常有前途的方法。”

RFocus是一个由数千个天线组成的二维表面，每个天线可以让信号通过或反射信号。元件的状态由软件控制器设置，软件开发团队以最大化接收机的信号强度为目标。

“最大的挑战是确定如何配置天线，以最大限度地提高信号强度，而不使用任何额外的传感器，因为我们测量的信号是非常弱的，”博士文卡阿伦说。“我们最终得到了一种出奇健壮的技术。”

研究人员并不是第一个探索利用外部环境提高网速的可能性的人。普林斯顿大学的一个小组由凯尔·贾米森教授领导，针对人们在墙两边使用电脑的具体情况，提出了一个类似的方案。巴拉克里希南表示，RFocus的目标是开发一种更低成本的方法，可以在更广泛的场景中使用。

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