Over the past few years, researchers have explored the
concept of Wi-Fi backscatter [25, 38] that creates an additional
narrowband data stream to ride on top of existing
Wi-Fi signals. While promising, existing designs either
achieve very low data rates (100s of bps) at close by distances
(2-4 feet) [25] or use custom full-duplex hardware
that cannot be used with any existingWi-Fi devices [38].
In this paper, we take a different approach — instead
of backscattering existing Wi-Fi signals to send an additional
data stream, we use backscatter communication
to directly generate Wi-Fi transmissions that can be decoded
on any of the billions of existing devices with a
Figure 1: Passive Wi-Fi architecture. The passive Wi-
Fi devices perform digital baseband operations like coding,
while the power-consuming RF functions are delegated
to a plugged-in device in the network.
Wi-Fi chipset. To this end, we introduce Passive Wi-Fi
that demonstrates for the first time that one can generate
802.11b transmissions using backscatter communication,
while consuming 4–5 orders of magnitude lower
power than existing Wi-Fi chipsets.
We observe that while CMOS technology scaling has
conventionally provided exponential benefits for the size
and power consumption of digital logic systems, analog
RF components, that are necessary for Wi-Fi communication,
have not seen a similar power scaling. As a result,
Wi-Fi transmissions on sensors and mobile devices still
consume hundreds of milliwatts of power [31–33]. To
get around this problem, passive Wi-Fi uses backscatter
to decouple the baseband Wi-Fi digital logic from the
power-consuming RF components, as shown in Fig. 1.
In our architecture, the passive Wi-Fi devices perform
digital baseband operations like coding and modulation,
while the power-consuming RF components such as frequency
synthesizers and power amplifiers are delegated
to a single plugged-in device in the network. This device
provides the RF functions for all the passive Wi-Fi
devices in the vicinity by transmitting a single-frequency
tone. The passive Wi-Fi devices create 802.11b transmissions
by reflecting or absorbing this tone using a digital
switch running at baseband. Since the passive Wi-Fi
1
devices have no analog components, they consumes less
silicon area and would be smaller and cheaper than existing
Wi-Fi chipsets. More importantly, their power consumption
would be orders of magnitude lower since they
only perform digital baseband operations. To realize this,
however, we need to address three main challenges.
(a) How can Wi-Fi receivers decode in the presence
of interference from the plugged-in device? The Wi-Fi
receiver receives the backscattered signal in the presence
of a strong interference from the tone transmitted
by the plugged-in device. Traditional backscatter systems
[34, 38] use a full-duplex radio to cancel this strong
interfering signal, which is not possible on existing Wi-
Fi devices. Our key observation is that Wi-Fi receivers
are required to work even in the presence of interference
in the adjacent band that is 35 dB stronger [12]. Further,
as Wi-Fi and Bluetooth radios are being integrated onto
a single chipset [6], Wi-Fi hardware is being designed
to work in the presence of out-of-band Bluetooth interference.
Thus, we set the plugged-in device to transmit
its tone at a frequency that lies outside the desired Wi-
Fi channel; this ensures that existing Wi-Fi chipsets can
suppress the resulting out-of-band interference.
(b) How can we create 802.11b transmissions using
backscatter? At a high level, we first shift the out-ofband
tone from the plugged-in device to lie at the center
of the desired Wi-Fi channel. We then use this shifted
tone to create 802.11b transmissions. Intuitively, multiplying
two sinusoidal signals can create a frequency
shift.1 Thus, by backscattering at a frequency Df , we
can shift the tone. To synthesizeWi-Fi transmissions, we
leverage that 802.11b uses DSSS and CCK encoding on
top of DBPSK and DQPSK modulation. The encoding
operation is digital in nature and hence is achieved using
digital logic. To create the phase changes required for
DBPSK and DQPSK, we approximate a digital square
wave as a sinusoid and modulate its phase by changing
the timing of the square wave (see §2.3). Thus, passive
Wi-Fi devices can fully operate in the digital domain at
baseband and yet synthesize 802.11b transmissions.
(c) How do passive Wi-Fi devices share the Wi-Fi network?
TraditionalWi-Fi shares the network using carrier
sense. However, this requires aWi-Fi receiver that is ON
before every transmission. Since Wi-Fi receivers require
power-consuming RF components such as ADCs and
frequency synthesizers, this would eliminate the power
savings from our design. Instead, we delegate the powerconsuming
task of carrier sense to the plugged-in device.
At a high level, the plugged-in device performs carri
กว่าไม่กี่ปีที่ผ่านมา นักวิจัยได้ทำการสำรวจแนวคิดของ Wi - Fi แบคสแคตเตอร์ [ 25 , 38 ] ที่สร้างเพิ่มเติมแคบเพื่อขี่กระแสข้อมูลด้านบนของที่มีอยู่สัญญาณ Wi Fi . ในขณะที่แนวโน้มการออกแบบที่มีอยู่อย่างใดอย่างหนึ่งบรรลุอัตราข้อมูลต่ำมาก ( 100s ของ bps ) ที่ปิดโดยระยะทาง( 2-4 ฟุต ) [ 25 ] หรือใช้ฮาร์ดแวร์ที่กำหนดเองเพล็กซ์เต็มรูปแบบที่ไม่สามารถใช้กับอุปกรณ์ใด ๆ , existingwi [ 38 ]ในกระดาษนี้เราใช้วิธีการที่แตกต่างกัน - แทนbackscattering ที่มีอยู่ของ Wi - Fi สัญญาณที่จะส่งเพิ่มเติมกระแสข้อมูลที่เราใช้ในการสื่อสาร แบคสแคตเตอร์โดยตรงสร้างสัญญาณ Wi - Fi ที่สามารถถอดรหัสในใด ๆของพันล้านของอุปกรณ์ที่มีอยู่ด้วยรูปที่ 1 : เรื่อยๆ Wi Fi สถาปัตยกรรม วี - แฝงอุปกรณ์เครือข่ายดำเนินการ baseband ดิจิตอลเช่นนะครับในขณะที่การบริโภคพลังงาน RF หน้าที่ที่ได้รับมอบหมายการเสียบอุปกรณ์ในเครือข่ายWi - Fi เซ็ต . ด้วยเหตุนี้เราแนะนำเรื่อยๆ Wi Fiที่แสดงให้เห็นเป็นครั้งแรกว่า สามารถสร้างการส่งข้อมูลโดยใช้การสื่อสารแบคสแคตเตอร์ 802.11b ,ในขณะที่การบริโภค 4 – 5 คำสั่งของขนาดลดลงพลังมากกว่าที่มีอยู่ Wi Fi ชิปเซ็ต .เราสังเกตว่าในขณะที่การปรับเทคโนโลยี CMOS ได้ซึ่งให้ประโยชน์ชี้แจงสำหรับขนาดและการใช้พลังงานของระบบลอจิกดิจิตอล , อนาล็อกส่วนประกอบ RF ที่จำเป็นสำหรับการสื่อสารไร้สาย ,ได้เห็นพลังที่คล้ายคลึงกันการ ผลWi - Fi สัญญาณเซนเซอร์และอุปกรณ์มือถือยังคงกินหลายร้อยเครื่องมือแห่งอำนาจ [ 31 33 ] เพื่อแก้ไขปัญหานี้ได้เรื่อยๆ Wi Fi ใช้แบคสแคตเตอร์เพื่อดีคัปเปิลที่ baseband Wi Fi ตรรกะดิจิตอลจากการบริโภคพลังงาน RF คอมโพเนนต์ ดังแสดงในรูปที่ 1ในสถาปัตยกรรมเรา เรื่อยๆ Wi - Fi อุปกรณ์แสดงปฏิบัติการ baseband ดิจิตอลเช่นการเข้ารหัสและเอฟเอ็มในขณะที่การบริโภคพลังงาน RF คอมโพเนนต์ เช่น ความถี่สังเคราะห์และพลังงานเครื่องขยายเสียงที่มอบหมายการเดี่ยวเสียบอุปกรณ์ในเครือข่าย อุปกรณ์นี้มี RF ฟังก์ชัน Wi Fi ทุกเรื่อย ๆอุปกรณ์ในบริเวณใกล้เคียง โดยการส่งความถี่เดียวเสียง passive Wi Fi 802.11b อุปกรณ์สร้างสัญญาณโดยสะท้อนหรือดูดซับเสียงนี้ใช้ดิจิตอลสวิตช์ทำงานที่ baseband . ตั้งแต่ Wi - Fi เรื่อยๆ1อุปกรณ์ไม่มีส่วนประกอบอนาล็อก พวกเขากินน้อยกว่าซิลิคอนพื้นที่และจะเล็กกว่าและถูกกว่าเดิมWi - Fi ชิปเซ็ต . ที่สำคัญ การใช้พลังงานของพวกเขาจะเป็นคำสั่งของขนาดลดลงเนื่องจากพวกเขาเพียงดำเนินการ baseband ดิจิตอล ตระหนักถึงนี้อย่างไรก็ตาม เราต้องรับมือกับความท้าทายหลักสาม( ก ) ทำไม Wi Fi รับถอดรหัส ต่อหน้าการแทรกแซงจากเสียบอุปกรณ์ Wi Fiเครื่องรับสัญญาณ backscattered ต่อหน้าของสัญญาณรบกวนที่แข็งแกร่งจากเสียงส่งโดยเสียบอุปกรณ์ ระบบแบคสแคตเตอร์แบบดั้งเดิม[ 34 , 38 ] ใช้วิทยุเพล็กซ์เต็มรูปแบบเพื่อยกเลิกแรงนี้รบกวนสัญญาณ ซึ่งเป็นไปไม่ได้ในปัจจุบัน Wi -อุปกรณ์ฟี สังเกตหลักของเราคือ Wi Fi รับจะต้องทำงานในการปรากฏตัวของรบกวนในแถบที่อยู่ติดกันที่ 35 dB แข็งแกร่ง [ 12 ] เพิ่มเติมเช่น Wi - Fi และวิทยุบลูทู ธจะถูกรวมบนชิปเซ็ตเดียว [ 6 ] , อุปกรณ์ Wi - Fi ที่ถูกออกแบบทำงานในการแสดงตนของการรบกวนบลูทูธ วงดนตรีดังนั้นเราจึงตั้งเสียบอุปกรณ์ส่งของสัญญาณที่ความถี่ที่อยู่นอกวี - ที่ต้องการFi Channel ; นี้ช่วยให้มั่นใจว่า Wi Fi รองรับการทำงานที่มีอยู่ปราบปรามที่เกิดจากการแทรกสอดวงดนตรี( ข ) วิธีที่เราสามารถสร้างสัญญาณ 802.11b โดยใช้แบคสแคตเตอร์ ? ในระดับมาก ตอนแรกเรากะว่า ofbandเสียงที่ได้จากการเสียบอุปกรณ์ให้นอนที่ ศูนย์ของที่ต้องการ Wi - Fi ช่อง เราใช้นี้เปลี่ยนเสียงเพื่อสร้างสัญญาณ 802.11b . สังหรณ์ใจ , การคูณสองกระแสที่สามารถสร้างสัญญาณความถี่กะ 1 ดังนั้นโดย backscattering ที่ความถี่ DF เราสามารถเปลี่ยนสี ไปส่งเรา synthesizewi ฟีอำนาจที่ใช้ในวันที่ dsss 802.11b และการเข้ารหัสด้านบนของ dbpsk dqpsk และการปรับ การเข้ารหัสการเป็นดิจิตอลในธรรมชาติ และเพราะได้ใช้ตรรกะดิจิตอล เพื่อสร้างการเปลี่ยนแปลงเฟสที่จําเป็นสําหรับและ dbpsk dqpsk เราประมาณสี่เหลี่ยมดิจิตอลคลื่นเป็นไซนูซอยด์ปรับระยะของการเปลี่ยนแปลงและจังหวะของคลื่นสี่เหลี่ยม ( ดู§ 2.3 ) ดังนั้น เรื่อย ๆอุปกรณ์ Wi - Fi สามารถทํางานได้อย่างเต็มที่ในโดเมนดิจิตอลที่baseband และยังสังเคราะห์สัญญาณ 802.11b .( C ) วิธีทำอุปกรณ์ Wi - Fi เรื่อยๆแบ่งปันเครือข่าย Wi - Fi ?traditionalwi Fi หุ้นเครือข่ายโดยใช้บริษัทขนส่งความรู้สึก แต่นี้ต้องใช้ร่วมกับสายสัญญาณที่เป็นบนทุกครั้งก่อนส่ง ตั้งแต่ Wi Fi ผู้รับต้องการการบริโภคพลังงาน RF คอมโพเนนต์ เช่น adcs และวงจรสังเคราะห์ความถี่นี้จะขจัดอำนาจเงินฝากออมทรัพย์ที่ได้จากการออกแบบของเรา เรามอบ powerconsuming แทนงานของสื่อความรู้สึกให้เสียบอุปกรณ์ในระดับสูง เสียบอุปกรณ์การส่ง
การแปล กรุณารอสักครู่..
