RFocus：面向小型设备的实用波束成形

为了降低发射功率、提高吞吐量并扩展通信范围，无线电系统——如 IoT 传感器网络、Wi-Fi 和蜂窝网络——受益于引导其信号的能力，以确保更多发射功率到达接收端。许多现代系统为此使用天线阵列进行波束成形。然而，无线电引导其信号的能力从根本上受其尺寸限制。遗憾的是，实际挑战限制了现代无线电的尺寸，进而限制了其波束成形能力。在许多场景中，设备上的无线电必须小巧且廉价；如今，这类场景无法从高精度波束成形中获益。为解决该问题，我们提出 RFocus，将波束成形功能从无线电端点移至环境中。RFocus 包含一个二维表面，其上以矩形阵列排布简单元件，每个元件充当 RF 开关。每个元件要么让信号通过，要么反射信号。该表面自身不发射任何功率。元件状态由软件控制器设定，以通过一种利用来自接收端的信号强度测量的新颖优化算法最大化接收端信号强度。RFocus 表面可制造成廉价的薄壁纸，无需布线。该方案仅需一种方法将接收到的信号强度周期性地传送给 RFocus 控制器。我们的原型实现将中位信号强度提升了 10.5 倍，中位信道容量提升了 2.1 倍。