什么是被动后向散射？“无电池”物联网即将到来！

当谈到物联网设计时，最重要的一个方面是电池寿命。较长的电池寿命意味着更长的正常运行时间、更少的维护需求，以及物联网设备更大的可持续性。

为了解锁更长的电池寿命，初创公司HaiLa一直在默默开发一种新的解决方案，他们认为这可能会改变行业的游戏规则。笔者最近有幸与HaiLa CEO Derek Kuhn讨论了该公司及其独特的技术。

什么是被动后向散射?

HaiLa新解决方案背后的核心基础技术是被动后向散射（passive backscattering）的概念。在高层上，后向散射是一种通信方法，其发射器设备反射周围的无线电波与接收器通信。

后向散射技术在业界已经很成熟，RFID标签使用后向散射技术作为一种无电池通信手段。RFID场景下，其标签从RFID阅读器的传输中接收能量，并使用相同的能量发送回复消息。

被动后向散射通过去除所有有源成分，将这一概念进一步推进。有源后向散射可能包括诸如功率放大器之类的支持电路，而无源后向散射根本没有有源元件。

Kuhn表示:“这是一种反射技术，我们可以对反射进行调制，反射的调制形成了一条返回的数据路径。用户可以在家里、办公室、工业园区、商场或任何拥有WiFi框架的地方看到一组简单的WiFi框架，然后反向散射或反射它们。”

“在反向散射中没有功率放大器和有源元件。你只需要对反射进行调制。”

通过将数据编码为反射无线电波，被动后向散射为真正的低功耗物联网通信开辟了可能性。

HaiLa的定制ASIC平台

最近，HaiLa为被动后向散射提供了一些切实可行的解决方案。HaiLa开发的第一个解决方案是定制的被动后向散射ASIC。

该芯片被描述为1Mbps, 2.4 GHz ISM频段Wi-Fi后向散射前端IP。该系统由反向散射调制器、电源管理单元和专门的HaiLa核心组成，旨在实现真正的低功耗Wi-Fi反向散射。HaiLa在YouTube上有一个视频，可以很容易地理解该公司的技术是如何使用被动反向散射的。

谈到HaiLa核心，Kuhn说他们面临的挑战是推动电力效率的极限。“我们正在努力开发一种SoC，它具有尽可能节能的MCU，但仍能满足客户对强大安全解决方案的需求。因此，我们为第一代ASIC开发了自己的定制RISC-V内核。”

HaiLa称其ASIC在20 pW到30 pW的范围内工作，这个数字范围比市场上最节能的无线电SoC要小一个数量级。在这样的功耗下，该芯片能够在任何有现有Wi-Fi基础设施的地方实现“房间级覆盖”。

为了让客户测试他们的技术，HaiLa还提供了基于其ASIC的专有开发工具包。

长期影响

Kuhn表示，他们的技术有两个主要含义:电池寿命和可持续性。虽然目前大多数物联网设备都试图通过使用能量收集器来延长电池寿命，但实际上，这种方案是不够的。

鉴于能量采集器产生的能量较少，而无线电传输相对耗电，物联网设备仍然需要某种形式的电池。凭借HaiLa极低功耗的无线电传输，他们相信可以让物联网设备真正不需要电池。

Kuhn认为，除了延长设备的正常运行时间，这一概念在可持续发展领域也有着巨大的前景。“我研究了所有分析报告，这些报告声称物联网传感将继续攀升。想象一下，如果我们能消除对电池的需求，意味着可以为垃圾填埋场节省数亿块电池。”

为了证明HaiLa对可持续发展的潜在影响，该公司已经从加拿大的一个可持续发展项目中筹集了240万美元。

审核编辑：刘清