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间散射通信允许设备通过 Wi-Fi 相互“交谈”,从而让植入设备能够“说话”

时间:2024-05-22 10:13:36 科技赋能

研究人员开发了一种他们称之为“间散射通信”的技术,可以为医疗植入物等受限设备带来能力通过标准 Wi-Fi 通信与其他设备“交谈”。

华盛顿大学的研究人员开发了一种称为“间散射通信”的技术,该技术可以反向散射或反射空气中的蓝牙等现有信号。

,将无线传输从一种技术转变为另一种技术;华盛顿大学电气工程与计算机科学系的团队还首次演示了如何利用蓝牙传输建立与Wi-Fi和ZigBee兼容的信号。

换句话说,这项技术可以使医疗植入物等功率受限的设备能够通过标准 Wi-Fi 通信与其他设备“对话”。

上述论文的合著者、华盛顿大学电气工程系博士生 Vikram Iyer 表示,你可以想象智能隐形眼镜、大脑植入物或信用卡等微型设备:“它们无法使用蓝牙或Wi-Fi芯片在产生自己的无线电信号时会消耗太多功率,因此所谓的“间散射通信”不需要产生自己的无线电信号,这些间散射设备可以“回收所传输的无线信号”。

通过附近的设备,例如智能手表。

“重复使用”; Iyer 解释道:“我们让智能手表和智能手机等设备来完成产生消耗大量电量的无线电信号的工作,然后可以通过低功耗隐形眼镜、植入设备或信用卡来重复使用它们。

对自己的数据进行编码以反映信号。

” Iyer 补充说,这种间散射组件的传输不是普通的无线电,而只是一个与天线相连的开关:“打开和关闭这个开关,使我们能够改变天线反射能量的方式;只需将开关切换到正确率下,我们的 interscatter 组件可以反映智能手表等设备生成的蓝牙信号,使其看起来像是手机可以接收的 Wi-Fi 数据包。

例如,该团队演示了使用智能手表将蓝牙信号传输到配备天线的智能隐形眼镜。

为了创造一块可以书写新信息的“白板”,华盛顿大学团队开发了一种方法,将蓝牙传输变成可??以阅读的东西。

通过进一步操纵和转换“单音”信号,隐形眼镜可以将数据(例如收集的健康信息)编码为智能手机、平板设备或笔记本电脑可以读取的内容。

标准 Wi-Fi 数据包。

对于植入式医疗设备来说,维持电池寿命至关重要; “如果你植入的带有无线电的设备会很快耗尽电池,你可能需要手术来更换电池;” lyer He表示:“如果像隐形眼镜这样小的东西配备微型电池,它甚至可能不足以提供一般Wi-Fi或蓝牙芯片所需的电力。

”他指出,间散射可以让那些植入设备具备Wi-Fi功能,所需的功率是那些普通Wi-Fi芯片的万分之一。

让植入设备能够“说话”,迄今为止很多植入设备都做不到。

传输信息,因为由于它们的尺寸和位于体内,它们无法使用 Wi-Fi 将数据传输到智能手机或其他移动设备,Iyer 表示,赋予植入式设备与其他设备通信的能力:“它可以改变方式;我们管理慢性病;例如,隐形眼镜可用于通过眼泪监测糖尿病患者的血糖水平,并在血糖水平下降时向手机发送通知。

当被问及为什么团队选择反射蓝牙信号时,Iyer 的回答是:“因为蓝牙被移动设备广泛采用,其频移键控通信协议可以很容易地使用我们的技术转换为 Wi-Fi;”他补充道:“我们认为将蓝牙转变为Wi-Fi很酷,因为后者的数据传输速率非常高。

我们还演示了可以使用相同的技术将蓝牙转变为ZigBee,甚至是不同的蓝牙数据包。

克服挑战 在开发这种通信技术时,华盛顿大学团队还遇到了一些挑战;包括反向散射过程,它会产生不需要的信号镜像副本,从而消耗更多带宽,以及镜像副本与 Wi-Fi 之间的干扰不兼容。

然而,该团队开发了一种称为“单边带反向散射”的技术来避免这些不需要的副产品。

“这意味着我们只能使用与 Wi-Fi 网络相同的带宽,并且仍然允许其他 Wi-Fi 网络在不受干扰的情况下运行,”该论文的合著者、该校电气工程博士生布莱斯·凯洛格 (Bryce Kellogg) 说。

华盛顿大学。

研究团队针对以前不可行的应用建立了三个概念验证示例,包括可以直接与智能手机和智能手表通信的智能隐形眼镜,以及植入式神经记录设备。