无电池手机消除A-D以节省电力

文章：Vivek Nanda

垂死的手机，绳子和充电器的日子似乎是编号的。来自华盛顿州大学的研究人员（UW）开发了一种手机，不需要电池，收获少数微大的电源，所以从环境无线电信号或光线。

该团队已使用无电池电话进行了制作Skype呼叫，证明包括商业商业，现成部件的原型能够接收和传输语音以及与基站通信。

图1：来自电气工程系和Paul G.艾伦计算机科学与工程学院的研究小组（左右）：Vamsi Talla，Wu Meil​​ing，Sam Crow，Joshua Smith，Bryce Kellogg和Shyam Gollakota。

“我们建立了我们所认为的是消耗几乎零力量的第一款功能手机，”UW的计算机科学与工程学院的副教授Co-Allen Gollakota表示，Shyam Gollakota表示。“为了实现真正的，真正的低功耗，您需要通过收获来自环境的能量来运行手机，我们必须从根本上重新考虑这些设备的设计方式。”

消除A-to-d节省电源

Realearch团队消除了最现代蜂窝传输中发现的动力饥饿步骤 - 将传送到电话可以理解的数字数据传达的模拟信号的电力传输。A-D进程消耗了如此多的能量，无法设计一个可以依赖环境电源的电话。

相反，无电池的手机在手机的麦克风或扬声器中利用了微小的振动，当一个人谈话到电话或收听呼叫时发生。连接到这些组件的天线将该运动转换成蜂窝基站发射的标准模拟无线电信号的变化。该过程以几乎没有功率的方式基本上编码反射无线电信号中的语音模式。

简单的mod / de-mod方案

为了传输语音，手机使用从设备的麦克风中的振动来编码反射信号中的语音模式。要接收语音，它将编码的无线电信号转换为电话扬声器拾取的声音振动。在原型设备中，用户按下按钮在这两个“发送”和“侦听”模式之间切换。

图2：较轻的电话可以感测语音，启动耳机，并在上行链路和下行链路通信之间切换，实际上。

“手机是我们今天依赖的设备。因此，如果有一个设备，您希望在没有电池的情况下使用，它是手机，“艾伦学校和UW的电气工程系教授教授。

该团队设计了一种自定义基站来传输和接收无线电信号。但是，这种技术可以集成到标准蜂窝网络基础设施或Wi-Fi路由器中，现在通常用于拨打电话。

“你可以想象在未来，所有的蜂窝塔或Wi-Fi路由器都可以嵌入其中的基站技术，”前UW电气工程博士生和艾伦学校研究助理联合作者Vamsi Talla表示。“如果每个房子都有一个Wi-Fi路由器，你可以随处提供无线电池手机覆盖范围。”

手机仍然需要少量的能量来执行一些操作。原型具有3.5μW的电源预算。UW研究人员展示了如何从两个不同的来源收获这种少量能量。原型可以在由基站传输的环境无线电信号收集的功率上运行，高达9.5米。

使用从环境光收获的功率，具有微小的太阳能电池 - 大致米粒的尺寸 - 器件能够与15米的基站通信。

许多依赖于环境能源的无电池技术，例如温度传感器或加速度计，节省具有间歇操作的功率。他们读书然后“睡眠”一两分钟，而他们收获足够的能量以执行下一个任务。相比之下，只要对话持续，电话呼叫要求设备连续运行。

“你不能打招呼，等待一分钟的手机去睡觉并收获足够的力量继续传播，”UW电气工程博士生学生共同作者布莱斯·凯洛格说。“这是最大的挑战 - 您可以从环境无线电或光线收集的权力量大约为1μW或10μW。因此，实时手机运营非常难以实现，而不培养完全新的传输和接收演讲。“

接下来，研究团队计划专注于改善手机的运行范围和加密对话，使其安全。该团队还在致力于通过无电池手机向视频流，并使用低功耗电子墨盒向手机添加可视显示功能。

该研究由国家科学基金会和谷歌教师研究奖资助。