利用可编程超表面突破物联网设备的物理极限
网络与互联网体系结构
2020-10-09 v2 信号处理
摘要
小型、低成本的物联网（IoT）设备通常仅配备单一、低质量天线，严重限制了通信距离与链路质量。特别是，这些天线通常为线极化，因此易受极化失配影响，极易在与此类设备的通信中造成10–15 dBm的链路损耗。本工作中，我们强调这一被低估的问题，并提出利用由超材料制成的可编程射频敏感表面来增强物联网部署环境。我们的智能超表面通过旋转穿过或反射自该表面的信号极化来缓解极化失配。我们将该超表面作为LAMA（一种用于驱动超表面天线的低功耗晶格，Low-power Lattice of Actuated Metasurface Antennas）集成到物联网网络中，专为普遍使用的2.4 GHz ISM频段设计。我们针对低传输损耗与低成本优化LAMA的超表面设计，以促进大规模部署。随后我们构建了一个端到端系统，可驱动超表面结构以实时优化链路性能。基于实验原型的评估表明，在穿面与反射面场景中，链路功率分别获得高达15 dBm的提升，无线容量分别改善100和180 Kbit/s/Hz，这归因于LAMA超表面的极化旋转特性。
引用
@article{arxiv.2007.11503,
title = {Pushing the Physical Limits of IoT Devices with Programmable Metasurfaces},
author = {Lili Chen and Wenjun Hu and Kyle Jamieson and Xiaojiang Chen and Dingyi Fang and Jeremy Gummeson},
journal= {arXiv preprint arXiv:2007.11503},
year = {2020}
}