中鸿计算秩学會通沁第10卷第11期2014年11月 取时域和频域信号的统计特征， 结语 杨铮 结合接收机的移动性，利用视距 CCF会员。清华大学 和非视距路径的稳定性差异判断 无线感知在Wi-Fi信号的局 特聘剖研究员。主 要研究方向为无线 视距路径是否存在图。由于CSI 限性以及人们日益增长的环境感 网络、移动计算等。 比RSSI更加精细地刻画了频率知需求两者之间的矛盾中寻求突 yangzheng @tsinghua edu.cn 选择性信道，CSI也被用于更准破口，在低成本和高精度之间寻 确地估计信道质量以实时调整传找平衡点，在频率多样性和空间 刘云浩 输速率以。也有研究者利用CSI将多样性的综合利用上寻找解决方 CCF高级会员、杰出 演讲者。清华大学长 传输信息按重要性映射至不同质法，在移动计算和无线通信的交 江学者特聘教授。主 量的子载波上，并根据细粒度的叉领域寻找应用机会。随着技术 要研究方向为物联 网与传感网、对等网 信道状态调整前向纠错编解码策的不断进步，感知粒度变得更精 与云计算。yunhao@ 略以提供不同等级的纠错能力。细，感知灵敏度也在提高，这将 greenorbs.com 除此之外，CSI也可用于通信加催生出更多的应用。希望本文能 参考文献 密。CSI反映了发射机与接收机达到向大家介绍“Wi-Fi雷达” 之间信道的固有物理特征。根据 的目的，有兴趣的读者可以进 [I]Zheng Yang,Zimu Zhou,and Yunhao Liu.From RSSI to CSI: 信道互异性，该特征是发射机与步阅读相关论文。 Indoor Localization via Channel 接收机所共有的信息，是第三方 如果将Wi-Fi看做一种“编 Response.ACM Computing 不能直接获得或监听的。因此，外”的传感器，那么基于Wi-F Surveys,Volume 46.No.2.2014. CSI可以作为通信双方密钥生成的环境感知系统算得上世界上部 [2 D.Halperin.W.Hu,A.Sheth,and D.Wetherall.Predictable 802.11 和协商的共有基础信息。 署最广泛的无线传感器网络：在 Packet Delivery from Wireless CSI具有广阔的应用前景，办公楼、写字楼、商场、机场等 Channel Measurements,Proc.of 目前正处在萌芽和快速增长阶公共场所以及很多家庭中铺开一 ACM SIGCOMM.2010. [3]Z.Zhou,Z.Yang,C.Wu,L. 段。作为RSSI的升级版本，一 张大网，默默地注视着人们的活 Shangguan,and Y.Liu,Towards 些应用将RSSI替换为CSI,取动。在这样一个网络中，每个人 Omnidirectional Passive Human 得了更好的效果。但这种简单替无须通过在社交网络中发微博、 Detection,Proc.of IEEE INFOCOM.2013. 换缺乏对CSI频率多样性的挖掘晒照片来刷存在感，每个人在 [4]Q.Pu.S.Gupta.S.Gollakota. 和利用，因此还有提升的空间。物理世界中的存在即赋予了其在 and S.Patel.Whole-Home 除了作为RSSI的替身，CSI的数字世界中的存在。以前在电视 Gesture Recognition Using 优势还催生出以前RSSI不能实剧中总能看到这样的场景，当几 Wireless Signals,Proc.of ACM MobiCom.2013. 现的环境感知应用，例如人体姿个人做坏事或者密谋做坏事的时 [5]X.Liu,J.Cao.S.Tang.and J. 势、手势、呼吸等细粒度的运动候，一般会选择一个密室，关好 Wen,Wi-sleep:Contactless Slecp 检测以及复杂环境变化模式的检门拉上窗帘，有经验的还会检查 Monitoring via WiFi Signals.Proc. of IEEE RTSS,2014. 测。当然，C$I不是万能的，其桌子下面是否有窃听器，完事后 [6]Y.Wang.J.Liu,Y.Chen,M. 敏感性也仅仅是相对于RSSI存还要仪式性地念叨一句“天知地 Gruteser.J.Yang.and H.Liu, 在优势，毕竟CSI是从Wi-Fi信知，你知我知”。今后，别忘了 E-eyes:In-home Device-free Activity Identification Using 号中获取的粗略信道估计。有些还要把WM-F关掉。■ Fine-grained WiFi Signatures. 应用可能已超越CSI的能力，让 Proc.of ACM MobiCom.2014. CSI孤木难支，盛名难副。 [7]G.Wang.Y.Zou.Z.Zhou.K. 59第 10 卷  第 11 期  2014 年 11 月 59 取时域和频域信号的统计特征， 结合接收机的移动性，利用视距 和非视距路径的稳定性差异判断 视距路径是否存在 [8] 。由于 CSI 比 RSSI 更加精细地刻画了频率 选择性信道，CSI 也被用于更准 确地估计信道质量以实时调整传 输速率 [2] 。也有研究者利用 CSI 将 传输信息按重要性映射至不同质 量的子载波上，并根据细粒度的 信道状态调整前向纠错编解码策 略以提供不同等级的纠错能力 [9] 。 除此之外，CSI 也可用于通信加 密。CSI 反映了发射机与接收机 之间信道的固有物理特征。根据 信道互异性，该特征是发射机与 接收机所共有的信息，是第三方 不能直接获得或监听的。因此， CSI 可以作为通信双方密钥生成 和协商的共有基础信息 [10] 。 CSI 具有广阔的应用前景， 目前正处在萌芽和快速增长阶 段。作为 RSSI 的升级版本，一 些应用将 RSSI 替换为 CSI，取 得了更好的效果。但这种简单替 换缺乏对 CSI 频率多样性的挖掘 和利用，因此还有提升的空间。 除了作为 RSSI 的替身，CSI 的 优势还催生出以前 RSSI 不能实 现的环境感知应用，例如人体姿 势、手势、呼吸等细粒度的运动 检测以及复杂环境变化模式的检 测。当然，CSI 不是万能的，其 敏感性也仅仅是相对于 RSSI 存 在优势，毕竟 CSI 是从 Wi-Fi 信 号中获取的粗略信道估计。有些 应用可能已超越 CSI 的能力，让 CSI 孤木难支，盛名难副。 结语 无线感知在 Wi-Fi 信号的局 限性以及人们日益增长的环境感 知需求两者之间的矛盾中寻求突 破口，在低成本和高精度之间寻 找平衡点，在频率多样性和空间 多样性的综合利用上寻找解决方 法，在移动计算和无线通信的交 叉领域寻找应用机会。随着技术 的不断进步，感知粒度变得更精 细，感知灵敏度也在提高，这将 催生出更多的应用。希望本文能 达到向大家介绍“Wi-Fi 雷达” 的目的，有兴趣的读者可以进一 步阅读相关论文。 如果将 Wi-Fi 看做一种“编 外”的传感器，那么基于 Wi-Fi 的环境感知系统算得上世界上部 署最广泛的无线传感器网络 ：在 办公楼、写字楼、商场、机场等 公共场所以及很多家庭中铺开一 张大网，默默地注视着人们的活 动。在这样一个网络中，每个人 无须通过在社交网络中发微博、 晒照片来刷存在感，每个人在 物理世界中的存在即赋予了其在 数字世界中的存在。以前在电视 剧中总能看到这样的场景，当几 个人做坏事或者密谋做坏事的时 候，一般会选择一个密室，关好 门拉上窗帘，有经验的还会检查 桌子下面是否有窃听器，完事后 还要仪式性地念叨一句“天知地 知，你知我知”。今后，别忘了 还要把 Wi-Fi 关掉。■ 杨 铮 CCF会员。清华大学 特聘副研究员。主 要研究方向为无线 网络、移动计算等。 yangzheng@tsinghua. edu.cn 参考文献 [1] Zheng Yang, Zimu Zhou, and Yunhao Liu, From RSSI to CSI: Indoor Localization via Channel Response, ACM Computing Surveys, Volume 46, No. 2, 2014. [2] D. Halperin, W. Hu, A. Sheth, and D. Wetherall, Predictable 802.11 Packet Delivery from Wireless Channel Measurements, Proc. of ACM SIGCOMM, 2010. [3] Z. Zhou, Z. Yang, C. Wu, L. Shangguan, and Y. Liu, Towards Omnidirectional Passive Human D e t e c t i o n, P r o c. o f IEEE INFOCOM, 2013. [4] Q. Pu, S. Gupta, S. Gollakota, and S. Pa t e l, Whol e-Home Gesture Recognition Using Wireless Signals, Proc. of ACM MobiCom, 2013. [5] X. Liu, J. Cao, S. Tang, and J. Wen, Wi-sleep: Contactless Sleep Monitoring via WiFi Signals,Proc. of IEEE RTSS, 2014. [6] Y. Wang, J. Liu, Y. Chen, M. Gruteser, J. Yang, and H. Liu, E-eyes: In-home Device-free Activity Identification Using Fine-grained WiFi Signatures, Proc. of ACM MobiCom, 2014. [7] G. Wang, Y. Zou, Z. Zhou, K. 刘云浩 CCF高级会员、杰出 演讲者。清华大学长 江学者特聘教授。主 要研究方向为物联 网与传感网、对等网 与云计算。yunhao@ greenorbs.com