论文题目：Eliminating the Barriers: Demystifying Wi-Fi Baseband Design and Introducing the PicoScenes Wi-Fi Sensing Platform, [IEEE Xplore], [arXiv], [PicoScenes Platform Website]
论文作者：Zhiping Jiang（蒋志平）, Tom H. Luan（栾浩）, Xincheng Ren（任新承）, Dongtao Lv（吕东涛）, Han Hao（蒿瀚）, Wing Wang（王璟）, Kun Zhao（赵鲲）, Wei Xi（惠维）, Yueshen Xu（徐悦甡）, Rui Li (李瑞、通讯作者)
论文作者单位：蒋志平、徐悦甡及李瑞就职于西安电子科技大学计算机科学与技术学院智能软件与系统新技术研究所；栾浩就职于西安电子科技大学网络与信息安全学院；赵鲲及惠维就职于西安交通大学计算机科学与技术学院；任新承、吕东涛、王璟为西安电子科技大学计算机科学与技术学院硕士研究生；蒿瀚为西安交通大学计算机科学与技术学院硕士研究生。
本工作尝试解决长期困扰Wi-Fi感知研究的三大根本瓶颈：一、未知的Wi-Fi基带设计及其对信道状态信息（CSI）的影响； 二、CSI测量硬件特性及功能不足； 三、配套的测量软件功能及特性不足。
对于瓶颈一（”未知的基带设计”），本工作根据广泛收集到的资料整合出高通Atheors ar9300 （QCA9300）系列网卡的详细基带设计，并从硬件设计的角度首次指出硬件测量的CSI由发送端（Tx）基带失真、接收端（Rx）基带失真以及空气信道三部分构成，为诸多CSI测量结果的失真及不可解释现象提供了模型支持，并进一步探讨了Wi-Fi感知研究及通信领域研究中CSI及信道的认知差别。在硬件及理论分析的基础上，本工作进一步通过大量实验证实CSI失真的具体来源为Tx及Rx端的基带滤波器。
对于瓶颈二及瓶颈三（“软硬件特性及功能的严重不足”），本团队历时四年研发了PicoScenes Wi-Fi综合感知平台，从硬件特性扩展、软件平台化、功能灵活性等方面尝试突破这两个瓶颈。
在硬件方面：PicoScenes平台从商用无线网卡和软件无线电（SDR）两方面尝试突破硬件不足对研究的“卡脖子”问题。在商用硬件方面，PicoScenes目前支持QCA9300网卡、Intel 5300 （IWL5300）网卡。对于QCA9300网卡，PicoScenes首次解锁了载波频率（CF）及带宽（BW）的任意调节，使研究者可以首次在商用平台上访问超过2 GHz的超宽带频谱资源。在SDR方面，PicoScenes集成了自研的高性能Wi-Fi基带软件实现，该软件基带覆盖了802.11a/g/n/ac/ax协议，支持MCS 0-11，LDPC编码、最大4空间流MIMO等高级传输特性，使研究者可以像使用商用网卡一样通过USRP实时测量CSI，并获取完整的基带信息（Legacy/Pilot CSI、CFO/SFO测量以及完整基带信号）。
在软件方面：PicoScenes平台自构架之初，就以支持多硬件、多功能、高并发CSI测量及定制通信为目标。PicoScenes基于C++20编写，是目前首个支持并发异构多网卡（及SDR）CSI测量阵列的软件平台。PicoScenes采用“驱动+平台+插件”三层构架设计。在底层，定制的硬件驱动负责解锁硬件特性及并发CSI测量功能；在中层，PicoScenes平台将多型号网卡及SDR的配置、通信、CSI测量等功能封装为硬件无关的的高层次API接口；在上层，面向PicoScenes平台编写的插件通过高层次API实现最终的CSI测量任务。通过该“三层”构架，PicoScenes赋能广大研究者快速实现自己的复杂CSI测量功能，例如实时往返测量、大频谱扫频、协同通信感知、多渠道数据转发等。
在解决以上瓶颈的基础上，本工作还对PicoScenes平台做了丰富的性能测量，并取得出众结果，例如：通过PcioScenes可在QCA9300硬件上访问超过2 GHz频谱，并在非授权频段获得高质量的通信；搭建并测量了集成高达27块QCA9300网卡的CSI测量阵列，得到最大8 kHz CSI测量性能；使用软件无线电，可实现与商用网卡的CSI互相测量，在标准20 MHz宽带下取得最大1 kHz实时CSI测量性能、最大200 MHz CSI单次测量能力以及最大40 kHz的数据包注入速度。
PicoScenes平台目前已开放全球免费全功能试用，平台地址：https://ps.zpj.io。自2021年4月上线以来，截止8月11日，项目网站得到1287次独立用户浏览。根据后台追踪统计，PicoScenes平台软件已在中国、北美、欧洲、大洋洲等众多高水平科研机构的85台CSI测量计算机上安装并使用。
支持情况：本工作得到了西安电子科技大学计算机科学与技术学院智能软件与系统新技术研究所、西安市智能软件工程重点实验室、西安交通大学惠维副教授以及浙江大学韩劲松教授的长期大力支持，以及来自国家重点研发计划课题（2020YFC1523300）、中国博士后创新人才支持计划（BX20180235）、青海省重点研发与转化计划项目（2021-GX-112）以及国家自然科学基金（61802291、U1808207、61772413）的资助。
论文引用信息：
Z. Jiang et al., "Eliminating the Barriers: Demystifying Wi-Fi Baseband Design and Introducing the PicoScenes Wi-Fi Sensing Platform," in IEEE Internet of Things Journal, doi: 10.1109/JIOT.2021.3104666.@ARTICLE{9515545,
author={Jiang, Zhiping and Luan, Tom H. and Ren, Xincheng and Lv, Dongtao and Hao, Han and Wang, Jing and Zhao, Kun and Xi, Wei and Xu, Yueshen and Li, Rui},
journal={IEEE Internet of Things Journal},
title={Eliminating the Barriers: Demystifying Wi-Fi Baseband Design and Introducing the PicoScenes Wi-Fi Sensing Platform},
year={2021},
volume={},
number={},
pages={1-1},
doi={10.1109/JIOT.2021.3104666}}