2022 Fiscal Year Final Research Report

Development of battery-less sensing systems using ambient backscatter communication

Research Project

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Project/Area Number	20K20398
Project/Area Number (Other)	18H05393 (2018-2019)
Research Category	Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
Allocation Type	Multi-year Fund (2020) Single-year Grants (2018-2019)
Review Section	Medium-sized Section 60:Information science, computer engineering, and related fields
Research Institution	Kyoto Tachibana University (2021-2022) Osaka University (2018-2020)
Principal Investigator	Higashino Teruo 京都橘大学, 工学部, 教授 (80173144)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	猿渡俊介大阪大学, 大学院情報科学研究科, 准教授 (50507811) 内山彰大阪大学, 大学院情報科学研究科, 准教授 (70555234)
Project Period (FY)	2018-06-29 – 2023-03-31
Keywords	バックスキャッター通信 / IoTデバイス / センシング / 行動認識 / 超低消費電力 / WiFi / CSI
Outline of Final Research Achievements	In recent years, a wireless communication technology called ambient backscatter communication has been developed that can reduce power consumption to about 1/10,000th (tens of Micro Watt) of the conventional level by fluctuating radio waves present in the environment, such as TV and WiFi. In this research, we have developed a mechanism that enables simultaneous sensing using multiple backscatter tags by realizing different frequency shifts for each backscatter tag, and constructed a mechanism that enables sensing without battery supply using small solar cells. In addition, we have created behaviour recognition technology that combines channel state information (CSI), such as Wi-Fi radio wave interference, and other information.
Free Research Field	情報ネットワーク
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	一般にIoTデバイスでは、センシング、プロセス、通信の３つの処理に電力を消費し、センシングは数十μＷレベルで実装出来るものが多いが、WiFiやBLEなどの無線通信は十数ミリＷから百ミリＷ程度の電力を要し、IoTデバイスのインターネット接続のキーとなる技術は超低消費電力の通信方式の普及にある。アンビエントバックスキャッター通信は、TVやWiFiなど環境に存在する無線波にゆらぎを与え、そのゆらぎ成分を取り出す方式で、消費電力を従来の1/10,000程度（数十μＷ）に低減可能である。本研究では、ゆらぎ成分の効率的な捕捉方式や、複数のセンサーから同時発信される信号波の分離手法などを考案した。