反向散射無線電對反射信號中的數(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。一項新的研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在諾基亞貝爾實驗室（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，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，而反向散射無線電通過對反射信號進(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。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。

新裝置由一個天線陣列和一個高頻晶體管組成。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。

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很容易被空氣、墻壁和許多其他障礙物吸收?？茖W(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)的電氣和計算機工程師，“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?！袄?，你可以想象把手機放在閱讀器附近，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晶體管非常簡單，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)備原型所需的時間。

編輯：jq