什么是被動(dòng)后向散射？“無電池”物聯(lián)網(wǎng)即將到來！

當(dāng)談到物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)，最重要的一個(gè)方面是電池壽命。較長(zhǎng)的電池壽命意味著更長(zhǎng)的正常運(yùn)行時(shí)間、更少的維護(hù)需求，以及物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備更大的可持續(xù)性。

為了解鎖更長(zhǎng)的電池壽命，初創(chuàng)公司HaiLa一直在默默開發(fā)一種新的解決方案，他們認(rèn)為這可能會(huì)改變行業(yè)的游戲規(guī)則。筆者最近有幸與HaiLa CEO Derek Kuhn討論了該公司及其獨(dú)特的技術(shù)。

什么是被動(dòng)后向散射?

HaiLa新解決方案背后的核心基礎(chǔ)技術(shù)是被動(dòng)后向散射（passive backscattering）的概念。在高層上，后向散射是一種通信方法，其發(fā)射器設(shè)備反射周圍的無線電波與接收器通信。

后向散射技術(shù)在業(yè)界已經(jīng)很成熟，RFID標(biāo)簽使用后向散射技術(shù)作為一種無電池通信手段。RFID場(chǎng)景下，其標(biāo)簽從RFID閱讀器的傳輸中接收能量，并使用相同的能量發(fā)送回復(fù)消息。

被動(dòng)后向散射通過去除所有有源成分，將這一概念進(jìn)一步推進(jìn)。有源后向散射可能包括諸如功率放大器之類的支持電路，而無源后向散射根本沒有有源元件。

Kuhn表示:“這是一種反射技術(shù)，我們可以對(duì)反射進(jìn)行調(diào)制，反射的調(diào)制形成了一條返回的數(shù)據(jù)路徑。用戶可以在家里、辦公室、工業(yè)園區(qū)、商場(chǎng)或任何擁有WiFi框架的地方看到一組簡(jiǎn)單的WiFi框架，然后反向散射或反射它們?！?/p>

“在反向散射中沒有功率放大器和有源元件。你只需要對(duì)反射進(jìn)行調(diào)制?！?/p>

通過將數(shù)據(jù)編碼為反射無線電波，被動(dòng)后向散射為真正的低功耗物聯(lián)網(wǎng)通信開辟了可能性。

HaiLa的定制ASIC平臺(tái)

最近，HaiLa為被動(dòng)后向散射提供了一些切實(shí)可行的解決方案。HaiLa開發(fā)的第一個(gè)解決方案是定制的被動(dòng)后向散射ASIC。

該芯片被描述為1Mbps, 2.4 GHz ISM頻段Wi-Fi后向散射前端IP。該系統(tǒng)由反向散射調(diào)制器、電源管理單元和專門的HaiLa核心組成，旨在實(shí)現(xiàn)真正的低功耗Wi-Fi反向散射。HaiLa在YouTube上有一個(gè)視頻，可以很容易地理解該公司的技術(shù)是如何使用被動(dòng)反向散射的。

談到HaiLa核心，Kuhn說他們面臨的挑戰(zhàn)是推動(dòng)電力效率的極限?！拔覀冋谂﹂_發(fā)一種SoC，它具有盡可能節(jié)能的MCU，但仍能滿足客戶對(duì)強(qiáng)大安全解決方案的需求。因此，我們?yōu)榈谝淮鶤SIC開發(fā)了自己的定制RISC-V內(nèi)核?！?/p>

HaiLa稱其ASIC在20 pW到30 pW的范圍內(nèi)工作，這個(gè)數(shù)字范圍比市場(chǎng)上最節(jié)能的無線電SoC要小一個(gè)數(shù)量級(jí)。在這樣的功耗下，該芯片能夠在任何有現(xiàn)有Wi-Fi基礎(chǔ)設(shè)施的地方實(shí)現(xiàn)“房間級(jí)覆蓋”。

為了讓客戶測(cè)試他們的技術(shù)，HaiLa還提供了基于其ASIC的專有開發(fā)工具包。

長(zhǎng)期影響

Kuhn表示，他們的技術(shù)有兩個(gè)主要含義:電池壽命和可持續(xù)性。雖然目前大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備都試圖通過使用能量收集器來延長(zhǎng)電池壽命，但實(shí)際上，這種方案是不夠的。

鑒于能量采集器產(chǎn)生的能量較少，而無線電傳輸相對(duì)耗電，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備仍然需要某種形式的電池。憑借HaiLa極低功耗的無線電傳輸，他們相信可以讓物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備真正不需要電池。

Kuhn認(rèn)為，除了延長(zhǎng)設(shè)備的正常運(yùn)行時(shí)間，這一概念在可持續(xù)發(fā)展領(lǐng)域也有著巨大的前景?！拔已芯苛怂蟹治鰣?bào)告，這些報(bào)告聲稱物聯(lián)網(wǎng)傳感將繼續(xù)攀升。想象一下，如果我們能消除對(duì)電池的需求，意味著可以為垃圾填埋場(chǎng)節(jié)省數(shù)億塊電池。”

為了證明HaiLa對(duì)可持續(xù)發(fā)展的潛在影響，該公司已經(jīng)從加拿大的一個(gè)可持續(xù)發(fā)展項(xiàng)目中籌集了240萬美元。

審核編輯：劉清