Anonim
NASA passiver WiFi-Chip

Key modifiziert die Wi-Fi-Basisstation, damit der Sender der Gegenstelle durch einen modulierten passiven Reflektor ersetzt werden kann.

„In einem Wi-Fi-Radio werden 70-80% des Stroms verbraucht, um ein Wi-Fi-Signal zu erzeugen. Wenn Sie nur nachdenken, sparen Sie die Sendeleistung “, sagte Adrian Tang vom Jet Propulsion Laboratory der NASA gegenüber Electronics Weekly. Tang arbeitet mit Frank Chang an der UCLA.

Was zur Basisstation zurückkehrt, ist kein blasser Schatten von Wi-Fi.

n

„Du bekommst PHY, Header und alles; Sie erhalten echte Wi-Fi-Kommunikation zurück “, sagte Tang.

Das Schema funktioniert folgendermaßen:

Die Basisstation ist so modifiziert, dass sie eine Sinuswelle mit 20 dBm Dauerstrich (CW) bei der Wi-Fi-Grundfrequenz aussendet, während das entfernte Terminal über eine Antenne verfügt, die an einen variablen Phasenschieber und eine Last angeschlossen ist.

Auch ohne den Phasenschieber kann die entfernte Klemme reflektierte Signale amplitudenmodulieren, indem die Last zwischen angepaßt und kurzgeschlossen umgeschaltet wird.

Mit den richtigen Phasenverschiebungsoptionen kann das von der Antenne reflektierte Signal ein sauberes WLAN-Signal mit einer Modulation von bis zu 16 QAM sein - und Phasenverschiebungen können so einfach sein wie Schalter, die die Antenne mit Übertragungsleitungen unterschiedlicher Länge verbinden.

Tang und Chang haben einen solchen Modulator auf einem CMOS-Chip implementiert, der sowohl QPSK und ASK als auch 2, 4 oder 5, 83 GHz abdeckt. Seine 200 m 2 Grundfläche ist klein genug, um einem Basisband-SoC hinzugefügt zu werden.

„An der Gegenstelle gibt es keinen Synthesizer, keinen Leistungsverstärker, nur einen Modulator. und der Modulator ist nur eine Reihe von Schaltern “, sagte Tang.

Für den Demonstrator enthält der Chip auch einen Pseudozufallszahlengenerator.

Die Basisstation verfügt über einen herkömmlichen Wi-Fi-Empfängerchip, benötigt jedoch einige Unterstützung, da die Empfangsantenne das weniger als übliche modulierte Signal empfängt, das von den Reflexionen der ursprünglichen CW-Übertragung aus der lokalen Umgebung überfordert ist. Die CW-Reflexionen addieren sich zu einem einzelnen CW-Signal mit beliebiger Phase und Amplitude und sorgen dafür, dass der Empfang weit außerhalb des Dynamikbereichs herkömmlicher Wi-Fi-Chip-Frontends liegt.

Um dies zu umgehen, haben Tang und Chang einen zweiten Chip erstellt (siehe Foto), der zwischen der Empfangsantenne der Basisstation und dem herkömmlichen Wi-Fi-Chip sitzt.

Der zweite Chip aus 65-nm-CMOS entnimmt eine Probe des gesendeten CW-Signals und addiert sie über einen variablen Phasenschieber und ein variables Dämpfungsglied (rechts auf dem Foto) zum empfangenen Signal.

Mit der richtigen Phasenverschiebung und Dämpfung kann der größte Teil des eingehenden CW-Signals auf Null gesetzt werden, wodurch das Wi-Fi-Signal übrig bleibt. Rückkopplungsschleifen im Signalprozessor auf dem Chip aktualisieren die Einstellungen für Phase und Amplitude alle 100 µs.

„Wir können etwa 60 dB Unterdrückung erreichen. Wir brauchen eigentlich nicht alles. Wir müssen nur verhindern, dass der Empfänger komprimiert “, sagte Tang. "10-20 dB sind gut genug für einen normalen Wi-Fi-Chip."

NASA passive WiFi Chip Phasenamplitude Passive WiFi-Chip-Antennenschnittstelle der NASA Auf den Fotos ist der Zentralblock der Signalprozessor. Die rechte Schaltung tastet das CW-Sendesignal ab. Seine zwei horizontalen Strukturen sind ein variabler Phasenschieber über einem variablen Dämpfungsglied.
Auf der linken Seite befindet sich die Antennenschnittstellenschaltung.

Bisher wurde das Schema bei bis zu 6 m getestet, wobei 330 Mbit / s bei einer Reichweite von 2, 5 m erzielt wurden.

Ein Problem ist, dass Wi-Fi-Basisstationen keine CW-Signale senden dürfen.

"Wir arbeiten daran, dass es zu 100% mit dem Wi-Fi-Standard kompatibel ist", sagte Tang.

Patente wurden angemeldet und Anwendungen für Wearables, bei denen die Batterielebensdauer wichtig ist, werden erwartet, sagte die NASA und fügte hinzu: "Es bestehen Vereinbarungen zur Kommerzialisierung der Technologie."

Die Idee hinter dem Projekt ging aus einem NASA-Projekt hervor, bei dem mechanisch gesteuerte Antennen im Weltraum beseitigt werden sollten - deren Drehpunkte laut Tang die Angewohnheit haben, zu greifen.