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受穴居鱼启发,科学家研发出能更好共享带宽的系统
特斯拉 2018-05-11
导语

“这可能会降低使用无线频谱的成本,因为服务提供商无需支付大量的带宽费用,这反过来又可以让进入发展中国家的移动技术更加经济实惠,在那里可以使用它支持远程医疗或远程教育等重要服务。”

即使只有有限的可用带宽,但用于传输和接收数据的无线移动设备的数量在不断增加。为了防止信号相互干扰,科学家们复制了一种穴居鱼所使用的系统。“玻璃刀鱼”(更正式地被称为Eigenmannia),它的一生几乎都在完全黑暗中度过。Eigenmannia会与其他刀鱼“沟通”,它会发出电信号。

但是,如果两条鱼产生频率相似的信号,那么这些信号将互相干扰。为了防止这种情况发生,Eigenmannia使用称为干扰避免响应(JAR)的“神经算法”。通过这种方式,每条鱼都能检测到附近其他鱼的电信号,如果这些信号的频率太接近鱼类自己的频率,鱼就会自动调整信号频率,以免干扰。

由美国佐治亚大学助理教授Mable P. Fok领导的一个团队使用现有的称为半导体光放大器(SOA)的光学组件复制了该系统。它识别发射的信号的属性,然后检查是否有其他检测到的信号有可能堵塞干扰它。如果它确实有这种潜力,那么SOA会改变自己信号的频率,以避免干扰。它甚至可以确定检测到的信号的频率是否高于或低于其自身的频率,然后使其信号向相反的方向传递。

科学家已经成功地在电磁频谱的微波区域使用干扰信号对系统进行测试,通常用于蓝牙等局域无线网络。他们正在努力使SOA更加便携,并且允许它同时响应多个其他信号。

最终,这种方法可以用来通过允许无线设备自动转换到不干扰附近其他信号的频率来实现无线频谱的有效使用。”Fok表示。“这可能会降低使用无线频谱的成本,因为服务提供商无需支付大量的带宽费用,这反过来又可以让进入发展中国家的移动技术更加经济实惠,在那里可以使用它支持远程医疗或远程教育等重要服务。”

关于这项研究的论文最近在《Optics Express》杂志上发表。

文章链接:

Ruizhe Lin, et al, "Biomimetic photonics: jamming avoidance system in Eigenmannia," Optics Express, Vol. 26, Issue 10, pp. 13349-13360(2018), https://doi.org/10.1364/OE.26.013349

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作者 特斯拉

副研究员

中科院

活跃作者
  • 爱因斯坦 科研工作者 北京航空航天大学 博士
  • 梅西 本科生 北京工业大学 本科
  • 金陵 本科生 北京大学 本科


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