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斯坦福學生打破“常規”,利用一個頻道同時實現信息收發

2011-02-18 本刊編輯部 技術在線


     美國斯坦福大學宣布,該大學研究生院的學生開發出了利用一個頻道進行全雙工通信、即同時進行數據收發的無線通信技術(英文發布資料)。使用該技術,頻率利用效率將提高1倍,因此即使不增加可用頻帶也能將數據傳輸速度提高到原來的2倍。這項技術極有可能會大幅改變下一代無線通信技術。

  開發出該技術的是斯坦福大學電子工程專業的研究生Jung Il Choi、Mayank Jain和Kannan Srinivasan三人。過去,利用一個頻道“無法”實現全雙工通信是技術人員之間的常識。但是,這三名研究生注意到人能夠同時進行說和聽。他們想既然人能夠做到,那么無線通信是否也能做到,這便是開發的原點。

  過去之所以利用以往的技術不能實現同時收發,是因為如果同時收發數據,發送數據的信號強度與接收數據的信號強度截然不同,發送數據進入接收電路后會淹沒掉接收數據。“就像在大聲吵嚷的同時,聽取對方的低聲私語一樣”(擔任這三名研究生導師的斯坦福大學助教授Philip Levis)。實際上,信號強度的差異有時會達到106~109倍。因此,以前利用同一頻道進行無線通信時,通過區分數據收發時間的“半雙工通信”來避免該問題的出現。

  上述三名研究生通過實施不讓自己聽自己的聲音的信號處理方法解決了該課題。具體做法是通過用濾波器去除進入接收電路中的發送數據而實現的。非常相似的技術已經應用在耳機和電話的噪聲消除技術中。但是,他們將這個想法告訴其他研究人員,卻未得到認同,其他研究人員認為:“想法不錯,不過這么簡單的想法應該早已試過且以失敗告終。這次也不會成功”。

  但是,這三名學生成功了。他們實際試制出基于該想法的收發電路,并在2010年9月于美國芝加哥舉行的國際會議“MobiCom 2010”上進行了演示,還因此獲獎。現在已取得專利,正準備實現商用化。據三名研究生介紹,雖然最初曾想將其應用于無線LAN技術,但碰到了通信距離能夠延長到多遠的問題。

  三名研究生的導師Levis指出該技術的影響在于“不僅將頻率利用效率提高到原來的2倍,還有可能解決以前無線通信面臨的幾個問題”。比如,兩架飛機的飛行員利用同一頻道同時對控制塔講話。以前在這種情況下,曾出現過無法通信而造成事故的情況。“如果采用新技術,就能夠得以解決該問題”

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