反向散射技术

传感器、存储器、显示器、通信装置和处理器的激增仍在加速。物联网（IoT）的发展让几乎所有应用中的系统的连接要求出现了爆炸式增长，这些应用系统用于家庭、汽车、购物中心、工业设施、制造设施，甚至是战场。为实现大量无线连接系统的通信，这些设备都需要某种电源进行供电。确保无线节点供电的典型方法为：使用可持续能源（例如太阳能电池板、风力涡轮机等）将其连接到电力供应基础设施（如电网），或者在无线节点上安装有限的能源存储系统，但该系统不可避免的会在某个时刻发生故障。

因为节点的处理功率和耗电传输电路的功能，无线节点的运行需要大量电能。无线节点的范围由目的地接收器的灵敏度以及发端发射机的功率输出决定。因此，需要降低具有有限电源的无线节点的总传输能量，这在本质上减小了它们的范围。一种克服这一问题的方法是使用网状网络，该网状网络能够通过一个或多个跳跃将信号从一个远程节点重新传输到目的地节点或网关。

虽然这解决了需要更高功率发射机的问题，并且可以节省一些能量，但是每增加一次跳跃传输都会消耗额外的能量。因此，取决于网络配置、节点布置和传输到达其目的地所需的跳跃数，网状网络能够或者不能够比单个高功率发射机更节能。然而，网状网络可以设计成比非网状网络更可靠的网络，特别是当网络被设计成具有智能配置功能时，如果节点发生故障，其会有“自我修复”功能。

无处不在的无线能量已经渗透到大多数的数字时代社会，鉴于这个原因，有另一种方法可以解决无线节点的供电问题，其不需要车载存储器或电力连接。无线能量传输并不是一个新概念，早在尼古拉·特斯拉（Nikolai Tesla）在纽约长岛建造沃登克里弗塔（Wardenclyffe Tower）形成为地球表面提供能量的原型机之前，人们就已经开始探索无线能量传输。最近，关于无线能量传输的研究已经从巨大的火花塔发展到更实用的设备，这些设备类似于桌面上的WiFi路由器或充电器。这个新时代的无线能量传输设备能够智能地检测移动无线设备及其充电状态，以便改变其天线波束特性，更准确地将无线能量传输到其范围内的设备，即，将位于无线充电器和设备中的磁共振天线放置在附近，以便进行有效的非接触式充电。

这些方法仍需要一些供电基础设施，这些基础设施可能无法完全满足新的物联网和无线节点应用的多样性。让研究人员越来越感兴趣的一种方法是：使用一种由射频识别（RFID）技术推广的老技术。反向散射通信（BackCom）是一种使节点在没有车载能量存储器甚至发射机的情况下仍能够发射射频信号的方法。BackCom技术还可以结合无线能量收集产生一个能够完全自给自足的无线节点。只要此节点上有足够强度的射频信号，那么此节点就能够运行。

BackCom的工作原理是在入射的射频波中产生调制反射（反向散射调制），此入射的射频波可由为BackCom（读取器）设计的接收器接收。一般来说，BackCom的反射是通过改变天线的阻抗来产生的，天线被调谐成在期望的射频信号频率下共振（尽管宽带BackCom也可行）。这样，无线节点或“标签”可以被放置在几乎所有的环境中而无需电源，并且可以被为标签供电并且可以向标签发送信息和/或从标签接收信息的路过的读取器查询。在多路存取场景中，单个读取器可以服务分布在整个环境中的多个标签，使标签能够按需或连续地执行感测/数据记录信息。

BackCom的另一种方法是使用已经存在于环境中的射频信号，例如WiFi、蜂窝通信、AM/FM无线电、数字电视等。利用已经存在于环境中的现有射频信号可以在没有为标签通电的读取器的情况下，使BackCom网络运行，其中这些标签可以作为网状网络进行操作并存储数据以便在稍后查询时或者与允许访问更广泛网络的网关进行通信时进行传输。通过这种方式，可以实现更低功率的无线节点，而无需在节点内使用能源昂贵的射频发射器，或者可以在典型的物联网无线节点中结合BackCom技术，以此提供更低功耗无线通信的选项，从而在存在外部可行射频信号的情况下延长电池寿命。