无源物联网技术:创新引领,开启定位新篇章

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物联网时代,RFID技术作为人与物、物与物“交流”的桥梁,发挥着不可或缺的作用。它就像物联网的敏锐触角,使得每个物体都能被自动识别,为构建智能物联网奠定坚实基础。然而,在实际应用中,RFID技术也面临着诸多挑战。
 
传统RFID技术的通信距离受限,且容易受到干扰。这主要是由于其采用收发一体全双工架构,自干扰和异系统互干扰问题严重。此外,标签的接收灵敏度较低,加上RFID频段发射功率的限制,导致通信距离不足,难以满足大规模组网的需求。RFID技术的部署和运维成本高昂。由于通信距离受限,通常需要依赖人工手持或卡口式部署读写器进行盘点,难以实现自动化盘点功能。这不仅增加了部署成本,还降低了运行和维护的效率。
物联网
 
传统RFID技术不支持定位功能。这使得对标签的位置追踪和定位变得困难,无法满足物联网应用中对物体位置信息的精确需求。为了克服这些挑战,我们需要不断探索新的解决方案。例如,可以通过优化RFID系统的架构和算法,提高其抗干扰能力和通信距离;同时,也可以考虑引入其他技术如传感器网络、云计算等,与RFID技术相结合,实现更智能、更高效的物联网应用。
 
在物联网领域,传统的RFID技术面临诸多挑战,如通信距离短、读写器间干扰大等。为了解决这些问题,我们提出了一种基于蜂窝无源物联技术的新型无源物联网方案。这种方案在不增加标签成本、功耗、复杂度和体积的前提下,实现了通信距离的延长、读写器间干扰的降低,并支持低成本大规模组网以及对标签的定位。
 
要实现这一目标,需要攻克几个关键技术难题。首先是联合干扰抑制,这包括站间联合干扰抑制和空口技术增强。通过站间资源协同与联合调度优化,可以规避读写器间的干扰。同时,利用蜂窝通信的多天线波束赋形、正交载波等技术,提升接收灵敏度,进一步避免读写器间的互干扰。这些技术使得无源物联网站点能够实现室外200米、室内20米的覆盖,满足不同组网需求。设计了极简的协议栈与信令,以降低功耗和成本。这种协议栈同时适用于无源和半无源标签,支持蜂窝网空口数据收发。无源标签的功耗达到1uw级,无需挂载电容;而半无源标签的功耗为100uw级,可以支持传感器数据采集和上报。这种设计使得标签的复杂度、功耗和成本都得到了有效控制。
 
在空口协议栈与信令设计上,我们也进行了大幅精简。标签仅需支持应用层、NAS层(可选)、RRC层、MAC层和PHY层。同时,我们复用了LTE/NR的信号波形生成方式和物理层参数,保持无源物联网信号与LTE/NR信号的子载波正交,从而减小干扰,确保两者能够共存。如今,通过将蜂窝物联网与5G定位技术相结合,我们得以实现米级精度的室内外定位方案,而且成本更低。这与传统的NR蜂窝系统定位方式有所不同,后者主要依赖于PRS和SRS参考符号。但无源物联网由于标签的解调能力和窄带频谱限制,不能支持大带宽参考符号的复杂解调。因此,我们提出了通过多站密集组网的方式,联合确定标签位置的新思路。
 
在产业生态方面,为了推动新型无源物联网技术的广泛应用,我们需要充分利用现有的RFID芯片和标签生态。同时,在设计新技术时,也要充分考虑到对标签芯片实现复杂度、功耗和成本的影响,确保新技术能够在实际应用中发挥作用。随着工业、物流、医药、电力等多样化场景的数智化建设不断推进,对物联网的性能要求也越来越高。
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