RF-Transformer：一种统一的反向散射无线电硬件抽象
网络与互联网体系结构
2022-10-03 v1 信号处理
摘要
本文提出 RF-Transformer，一种统一的反向散射无线电硬件抽象，可使低功耗物联网设备以最小功耗直接与异构无线接收机通信。与现有针对特定无线通信协议定制的反向散射系统不同，RF-Transformer 向微控制器提供可编程接口，允许物联网设备合成共享截然不同物理层设计的不同类型协议兼容反向散射信号。为展示我们设计的有效性，我们在 2.4 GHz ISM 频段实现了 RF-Transformer 的 PCB 原型，并展示其生成标准 ZigBee、Bluetooth、LoRa 和 Wi-Fi 802.11b/g/n/ac 数据包的能力。我们广泛的现场研究表明，RF-Transformer 在生成标准 Wi-Fi、ZigBee、Bluetooth 和 LoRa 信号时分别实现 23.8 Mbps、247.1 Kbps、986.5 Kbps 和 27.3 Kbps 吞吐量，同时比其有源对应设备少消耗 7.6–74.2 倍功耗。基于 65-nm CMOS 工艺的 ASIC 仿真显示，RF-Transformer 的功耗增益可进一步增长到 92–678 倍。我们进一步将 RF-Transformer 与压力传感器集成，并给出走廊人流量密度检测的案例研究。我们 7 天的案例研究表明，RF-Transformer 可通过在 Wi-Fi 信号之上合成 LoRa 数据包，可靠地将传感器数据传输到商用网关。我们的实验结果也验证了 RF-Transformer 与商用接收机的兼容性。代码和硬件原理图可在 https://github.com/LeFsCC/RF-Transformer 找到。
引用
@article{arxiv.2209.15195,
title = {RF-Transformer: A Unified Backscatter Radio Hardware Abstraction},
author = {Xiuzhen Guo and Yuan He and Zihao Yu and Jiacheng Zhang and Yunhao Liu and Longfei Shangguan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2209.15195},
year = {2022}
}