用于商品级WiFi的模拟反向散射技术，具备有效载荷透明性

《IEEE Transactions on Networking》：Analog Backscatter for Commodity WiFi With Payload Transparency

基于变容二极管直接转换技术，提出Leggiero和Leggiero+WiFi后向散射方案，通过精准定位训练序列并设计参考电路，将传感器信号相位信息嵌入信道状态信息，实现无需微处理器的低功耗电池无源传感，功耗降至30μW，较现有方案降低4.8倍和4倍，Leggiero+在吞吐量、通信距离和信号精度上均有提升。

　　

摘要：

反向散射技术是当今物联网（AIOT）中实现无电池传感的关键技术。然而，构建反向散射传感系统面临两大挑战：微处理器的功耗过高以及与周围信号环境的干扰问题。为了解决这些问题，我们提出了Leggiero——这是一种创新的模拟WiFi反向散射技术，具有数据传输透明性；其升级版本为Leggiero+。该技术采用专用电路（基于可变电容器二极管）将快速变化的模拟传感器信号直接转换为射频（RF）信号相位，从而无需微处理器来协调整个系统。通过精确定位WiFi数据包中的长训练字段（LTF）并精心设计参考电路，Leggiero能够将模拟信号相位嵌入到信道状态信息（CSI）中。普通的WiFi接收器无需任何硬件修改即可同时解码WiFi数据和传感器数据。我们在多种环境下对Leggiero和Leggiero+进行了测试。结果表明：在400Hz采样率下，该技术的功耗（不包括外围传感器模块的功耗）仅为30μ瓦，远低于现有的WiFi反向散射方案；同时，Leggiero+在吞吐量、通信范围和模拟信号再现精度方面也表现出显著提升。我们的设计支持多种传感应用，同时保持了WiFi信号的传输性能。