这个无线网卡封装在比米粒还要小的芯片上,功率只有 28 微瓦,它可以使物联网设备与 WiFi 网络通信,而功率仅为现有无线网卡的 1/5000。同时,这种新的无线网卡可以在高达 21 米范围内以每秒 2 兆比特的速率传输数据,这个速率足以传输音乐和 YouTube 上大部分的视频。
图丨在小芯片中集成的超低功率无线网卡,它的面积仅为 1.5 平方毫米,右侧米粒为参考刻度(来源:David Baillot/UCSD)
该团队在 2 月 16 日至 20 日在旧金山举办的 2020 年 IEEE 国际固态电路峰会(ISSCC 2020)期间展示了其事情。

加州大学圣地亚哥分校电气和打算机工程学教授 Dinesh Bharadia 表示:“您可以将手机、智能设备,乃至是小型相机或者各种传感器连接到该芯片,它可以将设备中的数据直接发送到附近的 WiFi 网络。只须要一颗纽扣电池就可以利用数年。”
图丨 Dinesh Bharadia 教授手持一块电路板,玄色斑点下方的组件便是新的无线网卡(来源:ucsd)
商用的无线网卡常日功耗须要几百毫瓦才能将物联网设备与 WiFi 连接。这就导致兼容 WiFi 的设备须要自身配备很大的电池,频繁充电或者接入其他外部电源才能坚持运行。
与 Bharadia 教授共同领导这项事情的加州大学圣地亚哥分校教授 Patrick Mercier 表示:“这款无线网卡的功率足够低,从现在开始,我们可以不用考虑非得将物联网设备嵌到墙壁利用。未来会有更多体积更小而且完备无线的物联网设备。”
畅想一下,有了这种新的无线网卡,一台便携式的 Google Home 设备,我们可以随身携带并且利用数年韶光不用考虑充电,而不像现在拔了插头几个小时就没电了。
Mercier 教授补充道:“新的无线网卡还可以将目前由于不能知足现有 WiFi 的功率需求而没有实现物联网连接的设备,接入物联网。例如烟雾报警器,而且其电池改换不会有太大的包袱。”
这种新的无线网卡是用过一种称为反向散射的技能来传输数据,从而以极低的功率运行。它从附近的设备(例如智好手机)或者 WiFi 接入点获取传入的 WiFi 旗子暗记,修正旗子暗记并将自身的数据编码到该旗子暗记上,然后将旗子暗记反射到另一个设备的不同 WiFi 通道或者访问点。
图丨反向散射过程的图示(来源:ucsd)
这项事情建立在低功率 WiFi 无线电技能根本之上,Bharadia 教授曾从事该技能研发并取得斯坦福大学的博士学位。在这项事情中,他与 Mercier 教授互助开拓了这种更低功耗的 WiFi 无线电。他们通过内置一个称为唤醒吸收器的组件来实现超低功率。仅在须要与 WiFi 旗子暗记通信的时候,才 “唤醒”WiFi 无线电,因此它可以在别的韶光保持低功率就寝模式,在这种就寝模式下只有 3 微瓦的功耗。
图丨 Bharadia(中)与研究生 Rohit Kumar(左)和 Manideep Dunna(右)一起展示了 Wi-Fi 无线电在两个兼容 Wi-Fi 的设备之间反向散射的装置(来源:ucsd)
研究团队对该技能的改进还包括用于反向散射数据的定制集成电路,这使全体系统更小且更高效,从而使他们的 WiFi 无线网卡能在更长的通信范围(21 米)运行。研究职员表示,21 米是智能家居环境中进行操作的实用间隔。
Mercier 教授表示,“我们在这里展示了一种实用的芯片设计,它实际上还可以运用在小型低功耗设备中。”
这项研究成果已揭橥,论文题目为 “A 28µW IoT Tag that can Communicate with Commodity WiFi Transceivers via a Single-Side-Band QPSK Backscatter Communication Technique”。