反向散射無線電對(duì)反射信號(hào)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，以提供消耗盡可能少的能量的無線通信，但它們可能受到較差數(shù)據(jù)速率的限制。一項(xiàng)新的研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在諾基亞貝爾實(shí)驗(yàn)室（Nokia Bell Labs）的科學(xué)家和他們的同事已經(jīng)開發(fā)出了具有千兆速度的反向散射收音機(jī)，在新興的物聯(lián)網(wǎng)和其他設(shè)備中有潛在的應(yīng)用。

傳統(tǒng)無線電產(chǎn)生自己的信號(hào)，而反向散射無線電通過對(duì)反射信號(hào)進(jìn)行微小的改變來傳輸數(shù)據(jù)。這種方法需要最少數(shù)量的有源元件，保證了簡(jiǎn)單、低成本的無電池操作。

然而，后向散射無線電通常采用的低頻率以及它們用于在反射信號(hào)中編碼數(shù)據(jù)的策略通常限制了它們的數(shù)據(jù)速率。

例如，射頻識(shí)別（radio-frequency identification，RFID）標(biāo)簽通常使用亞千兆赫頻率的反向散射無線電，其傳輸數(shù)據(jù)的速率僅為千比特每秒。在WiFi和藍(lán)牙經(jīng)常使用的2.4ghz頻率下，反向散射一般限制在每秒數(shù)百兆比特。

現(xiàn)在，科學(xué)家們已經(jīng)開發(fā)出一種反向散射無線電，其工作頻率為24到28gb毫米波，這種無線電用于即將推出的5G手機(jī)。新設(shè)備能夠在0.5米的距離上以每秒2千兆比特的速率傳輸數(shù)據(jù)，每比特僅消耗0.17皮焦。這意味著它需要的功率比標(biāo)準(zhǔn)無線電少數(shù)千倍，而常用的毫米波無線電組件消耗600至700毫瓦的功率，新設(shè)備使用的功率約為0.5毫瓦。

新裝置由一個(gè)天線陣列和一個(gè)高頻晶體管組成。晶體管可以施加電壓或不施加電壓，使天線分別接收或反射輸入信號(hào)。

新設(shè)備使用的高頻無線電波使其能夠以同樣高的速率傳輸數(shù)據(jù)。研究人員還實(shí)施了比通常使用反向散射無線電更復(fù)雜的數(shù)據(jù)編碼策略，以幫助支持高數(shù)據(jù)率。

然而，這種新設(shè)備工作的毫米波無線電信號(hào)很容易被空氣、墻壁和許多其他障礙物吸收。科學(xué)家們調(diào)整了天線和晶體管的組成和幾何結(jié)構(gòu)，以幫助解釋和減少這些損耗。

更復(fù)雜的數(shù)據(jù)編碼方案可以提高數(shù)據(jù)速率，“雖然通信距離會(huì)減少，”研究合著者Spyridon Daskalakis說，他是蘇格蘭愛丁堡赫瑞瓦特大學(xué)的電氣和計(jì)算機(jī)工程師，“因此，我們可以獲得每秒10千兆比特，但距離將是厘米，或者你可以選擇較低的數(shù)據(jù)速率，但距離更大。”

新設(shè)備的潛在應(yīng)用包括短距離和低功耗的高數(shù)據(jù)速率。“例如，你可以想象把手機(jī)放在閱讀器附近，幾秒鐘內(nèi)就能傳輸千兆字節(jié)的數(shù)據(jù)，從而從手機(jī)上傳輸大量照片，” Daskalakis表示，“你也可以想象這有助于在車內(nèi)傳輸數(shù)據(jù)。”

研究人員說，位于背向散射無線電核心的單個(gè)晶體管非常簡(jiǎn)單，可以在柔性聚合物背板上使用噴墨打印銀納米粒子油墨來制造，大大降低了制造成本和制作新設(shè)備原型所需的時(shí)間。

編輯：jq