反向散射無線電對反射信號中的數據進行編碼，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據速率的限制。一項新的研究發現，現在諾基亞貝爾實驗室（Nokia Bell Labs）的科學家和他們的同事已經開發出了具有千兆速度的反向散射收音機，在新興的物聯網和其他設備中有潛在的應用。

傳統無線電產生自己的信號，而反向散射無線電通過對反射信號進行微小的改變來傳輸數據。這種方法需要最少數量的有源元件，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據的策略通常限制了它們的數據速率。

例如，射頻識別（radio-frequency identification，RFID）標簽通常使用亞千兆赫頻率的反向散射無線電，其傳輸數據的速率僅為千比特每秒。在WiFi和藍牙經常使用的2.4ghz頻率下，反向散射一般限制在每秒數百兆比特。

現在，科學家們已經開發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據，每比特僅消耗0.17皮焦。這意味著它需要的功率比標準無線電少數千倍，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。

新設備使用的高頻無線電波使其能夠以同樣高的速率傳輸數據。研究人員還實施了比通常使用反向散射無線電更復雜的數據編碼策略，以幫助支持高數據率。

然而，這種新設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。科學家們調整了天線和晶體管的組成和幾何結構，以幫助解釋和減少這些損耗。

更復雜的數據編碼方案可以提高數據速率，“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據速率，但距離更大。”

新設備的潛在應用包括短距離和低功耗的高數據速率。“例如，你可以想象把手機放在閱讀器附近，幾秒鐘內就能傳輸千兆字節的數據，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傳輸數據。”

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備原型所需的時間。

編輯：jq