功耗僅為藍(lán)牙1%的無(wú)線芯片面世

近日，總部位于華盛頓州西雅圖的eeva Wireless Inc.宣布，他們突出了一款宣布反向散射（backscatter ）無(wú)線芯片Parsair，用于流傳輸實(shí)時(shí)傳感器數(shù)據(jù)。據(jù)介紹，該芯片數(shù)據(jù)消耗的功率僅為典型藍(lán)牙收發(fā)器的1％。

該公司聲稱(chēng)，其Parsair芯片的功耗比典型的藍(lán)牙收發(fā)器低100倍，并且在100米的距離內(nèi)支持的數(shù)據(jù)速率高達(dá)1,000 kbps，而芯片的尺寸僅為1平方毫米。Jeeva說(shuō)，由于它的低功耗和低成本，將使用戶(hù)能夠部署大量傳感器，以實(shí)現(xiàn)新的應(yīng)用。

Jeeva的反向散射系統(tǒng)可與第三方無(wú)線電（例如附近的無(wú)線路由器）配合使用。Jeeva芯片使用該路由器信號(hào)的反射來(lái)傳輸數(shù)據(jù)。由于反射另一個(gè)源的RF信號(hào)比作為RF發(fā)射器消耗的功耗少得多，因此這種方法可以實(shí)現(xiàn)具有數(shù)十年電池壽命的無(wú)線通信。

Jeeva芯片使反射的信號(hào)看起來(lái)像幾種受支持的無(wú)線電協(xié)議中的任何一種的標(biāo)準(zhǔn)無(wú)線電數(shù)據(jù)包，使其易于與商品硬件和現(xiàn)有產(chǎn)品生態(tài)系統(tǒng)集成。

這提供了連續(xù)流式傳輸數(shù)據(jù)的潛在能力，例如低功率流式音頻設(shè)備，高帶寬加速度計(jì)傳感器或其他使用小型紐扣電池可持續(xù)使用數(shù)年的高度交互性設(shè)備。

消費(fèi)者和醫(yī)療產(chǎn)品客戶(hù)已經(jīng)在使用該芯片，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)貨，庫(kù)存管理和資產(chǎn)接近度跟蹤。

Jeeva首席執(zhí)行官Scott Bright在一份聲明中說(shuō)：“到目前為止，設(shè)備可以連續(xù)流傳輸無(wú)線數(shù)據(jù)，迅速消耗電池電量，也可以間歇傳輸數(shù)據(jù)以延長(zhǎng)電池壽命，Parsair可以在不傳輸數(shù)據(jù)的情況下真正傳輸數(shù)據(jù)。耗盡電池電量，這將改變?cè)S多行業(yè)和應(yīng)用程序。它向業(yè)界表明，有可能回避傳統(tǒng)的折衷辦法，并以非常低的功率和極低的成本獲得功能齊全的無(wú)線連接。”

該公司為一組有限的客戶(hù)提供支持，并具有針對(duì)特定應(yīng)用的參考設(shè)計(jì)。該公司計(jì)劃在2021年下半年實(shí)現(xiàn)大批量供貨。

反向散射無(wú)線電，傳輸距離達(dá)到2.8公里

據(jù)之前的報(bào)道，這個(gè)技術(shù)源自于華盛頓大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)。報(bào)道指出，研究人員使用了反向散射無(wú)線電，該無(wú)線電利用現(xiàn)有的RF信號(hào)作為信號(hào)源，然后將其用于修改和反射帶有編碼數(shù)據(jù)的信號(hào)。這是無(wú)源RFID標(biāo)簽背后的原理，但直到現(xiàn)在，它已用于幾英尺或幾米的通信，并且通常更接近每秒數(shù)kbit的數(shù)據(jù)速率和較小的數(shù)據(jù)有效負(fù)載（例如身份代碼）。

根據(jù)研究團(tuán)隊(duì)的說(shuō)法，包括Wi-Fi，ZigBee，SigFox，LoRa和LTE-M在內(nèi)的有源無(wú)線電技術(shù)可提供可靠的覆蓋范圍和遠(yuǎn)距離覆蓋范圍，但功耗卻低，且成本在4至6美元之間。

華盛頓大學(xué)于UbiComp 2017上發(fā)表的論文中提出了遠(yuǎn)距離反向散射無(wú)線電系統(tǒng)。該系統(tǒng)可提供長(zhǎng)達(dá)2.8 km的可靠遠(yuǎn)距離通信，較之現(xiàn)有技術(shù)，他們?cè)谙嗨凭嚯x上傳輸數(shù)據(jù)所耗費(fèi)的功耗大幅降低。

由研究團(tuán)隊(duì)原型化的LoRa Backscatter裝置功耗僅為9.25微瓦，工作舉例為100米，并可以由印刷電池和紐扣電池供電。在實(shí)驗(yàn)中，RF源在900MHz ISM頻帶中發(fā)送一個(gè)單音，后向散射設(shè)備使用該單音來(lái)合成線性調(diào)頻擴(kuò)頻（CSS）信號(hào)。團(tuán)隊(duì)面臨的挑戰(zhàn)是確保接收機(jī)處的反向散射信號(hào)不會(huì)被噪聲淹沒(méi)，并且不會(huì)受到RF源的干擾。

華盛頓大學(xué)對(duì)最新技術(shù)的貢獻(xiàn)是添加了CSS。即使將反射信號(hào)分散在多個(gè)頻率上，團(tuán)隊(duì)也可以實(shí)現(xiàn)更高的靈敏度，并在更遠(yuǎn)的距離上解碼后向散射信號(hào)，即使該信號(hào)低于噪聲也是如此。

華盛頓大學(xué)的遠(yuǎn)程反向散射系統(tǒng)在整個(gè)4800平方英尺的房屋，覆蓋41個(gè)房間的辦公區(qū)和一個(gè)1英畝的菜園中實(shí)現(xiàn)了可靠的覆蓋。顯然，這可能是物聯(lián)網(wǎng)的一大福音。

該系統(tǒng)包括三個(gè)部分：發(fā)射無(wú)線電信號(hào)的源，對(duì)信號(hào)進(jìn)行反射編碼的傳感器以及對(duì)信息進(jìn)行解碼的廉價(jià)現(xiàn)成接收器，在這種情況下為Semtech的Sx1276接收器。當(dāng)傳感器放置在信號(hào)源和接收器之間時(shí)，系統(tǒng)可以在475米的距離內(nèi)傳輸數(shù)據(jù)。當(dāng)傳感器靠近信號(hào)源放置時(shí)，接收器可以解碼遠(yuǎn)達(dá)2.8公里的信息。

“到目前為止，可以遠(yuǎn)距離通信的設(shè)備已經(jīng)消耗了很多功耗。在消耗微瓦功率的低功率設(shè)備中，要權(quán)衡的是它的通信距離很短，”華盛頓大學(xué)Paul G. Allen計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院首席教授和副教授Shyam Gollakota說(shuō)?！艾F(xiàn)在我們已經(jīng)證明了我們可以提供這兩種產(chǎn)品，這將改變?cè)S多行業(yè)和應(yīng)用程序，改變游戲規(guī)則。”

遠(yuǎn)程反向散射系統(tǒng)將由Jeeva Wireless商業(yè)化，這是一家由UW計(jì)算機(jī)科學(xué)家和電氣工程師團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建的分拆公司。

Jeeva Wireless的首席技術(shù)官Vamsi Talla表示：“多年來(lái)，人們一直在將連接性嵌入洗衣粉，紙巾和咖啡杯之類(lèi)的日常對(duì)象中，但是問(wèn)題是實(shí)現(xiàn)此目的的成本和功耗?！薄斑@是第一個(gè)可以以最低的成本將連接性注入任何設(shè)備的無(wú)線系統(tǒng)?！?/p>