ambient backscatter--wireless communication out of thin air(best paper)

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1、AmbientBackscatter--WirelessCommunicationoutofThinAir(bestpaper)环境反射：空中无线通信VincentLiu,AaronParks,VamsiTalla,ShyamnathGollakota,DavidWetherall,JoshuaR.SmithUniversityofWashington{liuv,anparks,vamsit,gshyam,djw,jrsjrs}@uw.edu2015/6/29浙江工业大学章文斌环境反射的概念不需要专门的射频源，比如说Reader。环境射频源：TV塔、蜂窝基站环

2、境反射通信：利用环境射频源的信号进行反射通信2015/6/29浙江工业大学章文斌环境反射通信节点的特点避免了自己产生发射功率，通过反射环境射频信号进行通信，大大地降低了能耗。不需要专门的电力基础设施来供电，通过捕获环境射频能量供电，避免了基础设施部署和维护的费用没有一个控制中心来协调通信，这是与RFID系统的最大区别，每个节点必须能够实现信道检测的功能。2015/6/29浙江工业大学章文斌硬件原型-20132015/6/29浙江工业大学章文斌反射通信的基本方法无源节点可以通过一个开关电路控制天线，使得处于反射和吸收射频状态其中之一。反射射频表示比特“1”，吸收

3、射频表示比特“0”。旁边的无源节点能够感知反射引起的信号变化，从而解码出比特数据。2015/6/29浙江工业大学章文斌原型设计的三大挑战环境信号是微弱的，而且无法控制，并且已经有信息编码在其中。要从环境信号中提取出反射信息必须有一个新的信息提取机制。传统的反射接收器依赖于高能耗的电器元件，比如振荡器和ADC，同时解码信号需要相对复杂的数字信号处理技术，这在无源设备中是不切实际的。环境反射通信没有中心协议通信，所以需要一个分布式的多路访问协议，以及需要载波侦听功能，这在传统发射通信设备中是没有的。2015/6/29浙江工业大学章文斌硬件和网络栈进行协同设计关键之

4、处：电视塔的射频信号中的电视信息传输速率和环境反射的信息传输速率相差很大，这一特点能使得这两个信息能够分离出来。而且可以利用低功耗模拟操作就能把环境发射的信息提取出来。同样可以利用环境反射信号的物理属性，通过低功耗组件就能实现载波侦听、成帧操作。2015/6/29浙江工业大学章文斌电视塔的信息传输的特点1MW有效辐射功率effectiveradiatedpower100英里平坦地形；45英里密集地形。城市地区普及率高，97%ofhouseholdsTargetATSCstandard信号白天和夜晚是不间断的，一直连续发送TVtransmissionsaream

5、plitude-varyingsignalsthatchangeatafastrateTVtransmissionsperiodicallyencodespecialsynchronizationsymbolsthatareusedbythereceivertocomputethemultipathchannelcharacteristics（TheexistingabilityofTVreceiverstoaccountformultipathdistortionmakethemresistanttointerferencefrombackscatterin

6、gdevicesthatoperateatalowerratethanthesesyncsegments）2015/6/29浙江工业大学章文斌设计概览2015/6/29浙江工业大学章文斌环境反射发射器设计Theamountofreflectionistypicallydeterminedbythedifferenceintheimpedance/densityvalues.Backscatteringisachievedbychangingtheimpedanceofanantennainthepresenceofanincidentsignal.发射器包含一

7、个switch调节天线的阻抗Theswitchconsistsofatransistorconnectedacrossthetwobranchesofthedipoleantenna。Switch的输入是0、1比特。输入为0时，transistor关闭，阻抗匹配，只有小部分信号反射；输入为1时，transistor处于传导状态，短路天线的两条分支，导致发射一个更大的发射信号幅度。目标频带：515-565MHz（不同频带需要不同的switch，不能通用）2015/6/29浙江工业大学章文斌环境反射接收器设计539MHz2015/6/29浙江工业大学章文斌环境反射

8、接收器设计915MHz2015/6/2