物联网弱终端追求对“万物”的普遍覆盖,多面向广泛环境感知、工业控制等应用场景,部署规模大,数量多,其设计和优化方向趋向于轻量化、低成本和低功耗,同时还要保持适当的性能以满足应用需要。然而,当前物联网弱终端的功耗优化中,由通信所导致的瓶颈问题日益凸显。在通信原理及对应的通信芯片架构维持不变的情况下,仅依赖芯片集成电路工艺的进步,通信功耗难以实现显著的降低。而通信功耗在弱终端的总功耗中占绝大部分,如果不能实现通信原理上的简化或优化,通信功耗就会成为弱终端功耗优化的巨大障碍。本文的研究内容隶属于“低功耗物联网边端体系”这一体系化研究内容的“通信”部分,针对弱终端低功耗通信和组网理论和关键问题开展研究。本文研究的主要思路在于引入低功耗通信新原理和新技术,并解决其应用于弱终端时所面临的关键问题,从而推动这些原理和技术向实用化、普遍应用化方向发展。具体来说,本文的主要研究问题和内容如下。（1）针对弱终端下行通信在功耗和距离上难以平衡的矛盾,本文基于低功耗非相干解调接收机原理,研究低功耗抗干扰、低功耗信号放大、低功耗解码技术,从而在保持现有非相干解调接收机低功耗特性的前提下,提升其抗干扰性能和接收距离。配合现有的低功耗长距离反向散射通信技术,能够将使用反向散射通信技术的弱终端的通信距离由数十米提升至数百米级别。（2）针对无处理器弱终端在大规模组网时,其低功耗通信技术所导致的终端通信带宽和实时性受限的问题,本文中提出了面向无处理器弱终端的频分复用反向散射机制,以及实现终端并行下行控制的链路层机制,解决了无处理器终端无法控制频分基带和频分信道,以及无法执行链路层并行控制指令的问题。在无处理器终端大规模组网时,其带宽和通信实时性实现了两个数量级的性能提升。（3）针对反向散射通信弱终端加密通信功耗高的问题,本文提出了将原本由终端处理器实现或控制的加密及反向散射传输功能剥离,并改由专用硬件电路实现,降低了加密和密文传输的功耗瓶颈。（4）在弱终端身份认证协议安全方面,本文提出了以步进调频连续波（SFCW）作为载波的低功耗的反向散射通信体制,利用SFCW信号频谱占用率低,测距精度高的特点,本文实现了具有高效频谱利用效率的“距离绑定”协议,通过可信测距的方式,有效抵御针对无线身份认证协议的中继攻击。本文作者希望,在本文所述的“通信”方面研究与其所隶属的“低功耗物联网边端体系”中“去冗余无处理器终端架构”和”低功耗能量管理”等其他方向研究进一步结合后,物联网弱终端能够在成本、功耗等方面得到显著优化。进一步地,结合正在研究中的长距离射频能量采集技术、非处理器架构的弱终端通用核心芯片、物联网边端一体化操作系统等研究,作者希望物联网弱终端能够进一步演化为体积沙粒化、寿命持久化、成本轻量化的“智能感知尘埃”。