LoRa背散射标签的设计策略

《IEEE Journal of Radio Frequency Identification》：Design Strategies for LoRa Backscatter Tags

　　

摘要：

长距离（LoRa）后向散射技术日益普及，因为它通过反射和调制环境信号，无需有源射频（RF）组件即可实现超低功耗的无线远距离通信。尽管可以在微瓦级别运行，但后向散射标签的设计需要在同步灵敏度、频谱特性、实现复杂度和功耗之间取得平衡。本研究通过分析两个关键子系统——基于包络检波器的同步路径和阻抗调制后向散射传输——得出了LoRa后向散射标签的设计指南。在环境系统中，同步灵敏度限制了可实现的工作范围，这通常与包络检波器有关。因此，我们评估了低功耗放大策略，结果表明放大解调后的低频（LF）信号可以在仅增加7μW功耗的情况下将灵敏度提高多达8 dB。此外，放大器性能被证明取决于闭环带宽和低频小信号行为，而不仅仅是增益带宽积。另外，我们还分析了不同阻抗状态配置的后向散射，涉及谐波抑制、信号强度、实现复杂度和功耗。结果表明，增加阻抗状态数量可减少谐波，但会在切换复杂度和能耗之间引入权衡。具有多达八个状态的配置在频谱性能和实现工作量之间提供了良好的平衡，而双状态调制在最大化数据速率方面仍然更受青睐。总体而言，本文提出的结果为优化LoRa后向散射标签的频谱性能、能效和通信范围提供了设计指南，并且也适用于非LoRa后向散射通信系统。