Wi－Fi是目前使用最普遍的無(wú)線通信技術(shù)之一。它使用簡(jiǎn)單、安裝方便、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。其性能逐年持續(xù)提高。2020年美國(guó)家庭平均有11個(gè)聯(lián)接設(shè)備，其中大部分使用Wi－Fi技術(shù)。

隨著技術(shù)的進(jìn)步，Wi－Fi不僅是一種提供聯(lián)接和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的通信技術(shù)，也是一種傳感技術(shù)，在智能家居和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，實(shí)現(xiàn)了安全保障和家庭關(guān)懷服務(wù)。

Wi－Fi傳感技術(shù)支持運(yùn)動(dòng)檢測(cè)、人類活動(dòng)檢測(cè)和識(shí)別、生命體征檢測(cè)等多種功能和應(yīng)用。

由于Wi－Fi廣泛部署在家居和建筑物中，Wi－Fi傳感是一種先天性的高性價(jià)比傳感技術(shù)。

現(xiàn)有的Wi－Fi路由器、網(wǎng)狀節(jié)點(diǎn)和客戶端設(shè)備之間的信號(hào)結(jié)點(diǎn)，形成了一個(gè)覆蓋整個(gè)家居的Wi－Fi傳感網(wǎng)絡(luò)，可用于運(yùn)動(dòng)檢測(cè)和人類活動(dòng)檢測(cè)等應(yīng)用。不需要額外的傳感器或網(wǎng)關(guān)來(lái)構(gòu)建一個(gè)單獨(dú)的、專門的傳感網(wǎng)絡(luò)。

與基于攝像頭或紅外（IR）的傳感和監(jiān)控解決方案不同，Wi－Fi傳感具有多種優(yōu)勢(shì)。

它可以在NLOS（非視線）條件下工作，并且支持更大的覆蓋范圍，具有更遠(yuǎn)的距離和更廣的角度。

此外，它還能保護(hù)用戶的隱私，可以安裝在浴室和臥室等私人區(qū)域。

Wi－Fi傳感從設(shè)備之間用于數(shù)據(jù)通信的普通數(shù)據(jù)包和信號(hào)中收集信息。它既不需要額外或?qū)ｉT的信號(hào)，也不會(huì)降低網(wǎng)絡(luò)性能或用戶體驗(yàn)。

Wi－Fi工作在2．4 GHz、5 GHz、6 GHz和60 GHz頻段。這三個(gè)頻段的Wi－Fi信號(hào)的波長(zhǎng)從4．2 cm（6 GHz頻段）到12．4 cm（2．4 GHz頻段）。

這樣的信號(hào)非常適合通過(guò)更復(fù)雜的天線、DSP（數(shù)字信號(hào)處理）、機(jī)器學(xué)習(xí)算法和技術(shù)，對(duì)人類進(jìn)行運(yùn)動(dòng)檢測(cè)、活動(dòng)檢測(cè)和識(shí)別，以及呼吸頻率甚至心跳檢測(cè)。

過(guò)去，Wi－Fi傳感采用的是RSSI（接收信號(hào)強(qiáng)度指標(biāo)）。RSSI是無(wú)線環(huán)境中的相對(duì)接收信號(hào)強(qiáng)度，以任意單位表示。它通常以每個(gè)數(shù)據(jù)包為單位進(jìn)行測(cè)量。在多輸入多輸出（MIMO）系統(tǒng)中，許多廠商只測(cè)量最強(qiáng)天線的RSSI。

安森美半導(dǎo)體的QCS－AX ／ QSC－AX2產(chǎn)品可測(cè)量每根天線的RSSI值。

RSSI是一個(gè)粗粒度的參數(shù)和一個(gè)低分辨率的功能。它在每個(gè)數(shù)據(jù)包中只有一個(gè)值。

因此，在Wi－Fi傳感方案中，RSSI正在被信道狀態(tài)信息（CSI）所取代。

什么是CSI？

信道狀態(tài)信息是信道頻率響應(yīng)（CFR）的采樣版本。它是信道脈沖響應(yīng)（CIR）的頻域版本。

在QCS－AX和QCS－AX2方案中，CSI可以通過(guò)多達(dá)8個(gè)天線的實(shí)時(shí)方法，為每個(gè)數(shù)據(jù)包捕獲多達(dá)8個(gè)空間流和多達(dá)160 MHz的信道。

下面的矩陣顯示了一個(gè)4x4 MIMO（多輸入多輸出）接收器對(duì)來(lái)自1x1 SISO（單輸入單輸出）客戶端的80 MHz信號(hào)進(jìn)行CSI捕獲的例子。當(dāng)客戶端支持MIMO并通過(guò)多個(gè)天線發(fā)送多個(gè)流時(shí)，矩陣就變成了三維的。

注：每行代表一個(gè)天線；每列代表一個(gè)子載波。80 MHz帶寬共234個(gè)可用子載波，160 MHz共468個(gè)可用子載波

從上面可以很容易地觀察到，CSI是一個(gè)非常細(xì)粒度和高分辨率的功能。它增加了頻域和空間域的多樣性。

此外，每個(gè)CSI都有振幅和相位值，這比RSSI的信息量要大得多，而RSSI只是一個(gè)整數(shù)，代表每個(gè)數(shù)據(jù)包的信號(hào)強(qiáng)度。

Figure 1， Example of CSI amplitude and phase of a packet from a 20MHz client

還需要指出的是，時(shí)間序列CSI信息對(duì)所有Wi－Fi傳感應(yīng)用非常關(guān)鍵，從運(yùn)動(dòng)檢測(cè)、活動(dòng)檢測(cè)和識(shí)別到生命檢測(cè)等。

安森美半導(dǎo)體的QCS－AX和QCS－AX2 Wi－Fi 6芯片組支持高達(dá)3毫秒間隔的實(shí)時(shí)CSI捕獲。將CSI用于Wi－Fi傳感可顯著提高顆粒度、靈敏度、準(zhǔn)確性和魯棒性。

表1、QCS－AX和QCS－AX2方案所支持的CSI功能摘要