一种可在数千台IoT设备之间实现稳定同时通信的系统

由KAIST电气工程学院的SongMinKim教授领导的一个研究小组开发了一种系统，该系统可以使用反向散射毫米级波(mmWave)支持数千万物联网设备的并发通信。

借助他们的毫米波反向散射方法，研究团队构建了一种设计，可以在复杂的通信环境中同时进行信号解调，其中数以万计的物联网设备布置在室内。毫米波的宽频率范围超过10GHz，提供了极大的可扩展性。此外，反向散射反射辐射信号而不是无线创建自己的信号，这允许在超低功率下运行。因此，毫米波反向散射系统以较低的安装成本为物联网设备提供大规模的互联网连接。

KangminBae等人的这项研究。在ACMMobiSys2022上发表。在这个世界知名的移动系统会议上，该研究获得了题为“OmniScatter:SensitivitymmWaveBackscatteringUsingCommodityFMCWRadar”的最佳论文奖。KAIST电气工程学院的成员连续两年获得ACMMobiSys的最佳论文奖，这是很有意义的，因为去年是该奖项首次颁发给来自亚洲的机构。

物联网作为5G/6G网络的核心组成部分呈现指数级增长，预计到2035年将成为万亿级设备的一部分。为了支持物联网设备的大规模连接，5G和6G分别旨在支持十个分别是4G网络密度的1倍和100倍。结果，提高了大规模通信实用系统的重要性。

毫米波是可纳入5G/6G标准的下一代通信技术，因为它使用频率在30至300GHz之间的载波。然而，由于高频信号减少和反射损耗，当前的毫米波反向散射系统能够在有限的环境中进行通信。换句话说，它不能在存在各种障碍物和反射器的复杂环境中运行。因此，它仅限于需要相对自由布置的物联网设备的大规模连接。

研究小组在FMCW雷达的高编码增益中找到了解决方案。该团队开发了一种信号处理方法，可以从根本上将反向散射信号与环境噪声分离，同时保持雷达的编码增益。它们的接收灵敏度是之前报道的FMCW雷达的10万倍以上，可以支持实际环境中的通信。此外，鉴于雷达的解调信号频率根据标签的物理位置而变化的特性，该团队设计了一个被动分配通道的系统。这让超低功率反向散射通信系统能够充分利用10GHz或更高的频率范围。

开发的系统可以使用现有商业产品的雷达作为网关，使其易于兼容。此外，由于反向散射系统工作在10uW或以下的超低功率水平，它可以使用单个纽扣电池运行40多年，并大大降低了安装和维护成本。

研究小组证实，在有各种障碍物和反射器的办公室中随机布置的毫米波反向散射设备可以有效地进行通信。然后，该团队更进一步，成功地进行了跟踪驱动评估，他们同时收到了1,100台设备发送的信息。

他们的研究表明，连接性大大超过了5G和6G等下一代通信所需的网络密度。该系统有望成为未来超连接未来的垫脚石。

金教授说：“毫米波反向散射是我们梦寐以求的技术。它可以运行物联网设备的大规模可扩展性和超低功耗是任何现有技术都无法比拟的。”

他补充说，他们期待“期待这个系统被积极利用，以在未来的超连接一代中实现物联网的广泛可用性。”

该研究发表在第20届移动系统、应用和服务国际会议论文集上。