一种环境反向散射通信系统中的信号发送与检测方法技术方案

本发明专利技术实施例提供一种环境反向散射通信系统中的信号发送与检测方法。发送方法包括：接收环境源发射的源射频信号；基于生成的M元符号，对接收到的源射频信号进行调制，生成信号矢量并发送至接收标签，以供接收标签基于多级能量检测法，对接收到的信号矢量进行检测。通过生成的M元符号，对接收到的源射频信号进行高阶相位调制，生成信号矢量并发送至接收标签，有效地提高了信号传输速率。接收标签利用多级能量检测法检测发送标签发射的信号矢量中携带的M元符号，在不需要知晓信道情况以及环境源发射的源射频信号信息的条件下，仅依靠接收标签接收到的信号矢量来进行M元符号的检测，实施简单，性能较好，具有很强的实用性。

A Signal Transmitting and Detecting Method in Environmental Backscattering Communication System

The embodiment of the present invention provides a signal transmission and detection method in an environmental backscattering communication system. The transmission method includes: receiving the source radio frequency signal transmitted by the environment source; modulating the received source radio frequency signal based on the generated M-ary symbol, generating the signal vector and sending it to the receiving tag for the receiving tag to detect the received signal vector based on the multi-level energy detection method. By generating M-ary symbols, the received source RF signal is modulated by high-order phase, and the signal vector is generated and sent to the receiving tag, which effectively improves the signal transmission rate. Receiving tags use multi-level energy detection method to detect M-element symbols carried in the signal vectors transmitted by transmitting tags. Without knowing the channel conditions and the source radio frequency signal information transmitted by environmental sources, only relying on the received signal vectors of receiving tags to detect M-element symbols is simple to implement, has good performance and has strong practicability.

【技术实现步骤摘要】
一种环境反向散射通信系统中的信号发送与检测方法
本专利技术实施例涉及通信
，尤其涉及一种环境反向散射通信系统中的信号发送与检测方法。
技术介绍
物联网的概念最初是由美国麻省理工学院的KevinAsh-ton教授于1999年提出：利用射频识别技术和传感器技术进行物品的识别与管理，使得计算机能够以自己的方式收集信息，能够不受人类输入数据的限制地去观察，识别和理解世界。2005年，国际电信联盟(ITU)发布的互联网报告中对物联网有了新的定义：通过特定的协议，将配备传感器的任何真实物体通过互联网连接起来，实现人与物体间或物体与物体间的信息交换，从而实现一种全新的无所不在的动态的网络。然而，大规模通信也将带来各方面的挑战，其中能源问题尤为突出。设备的运行与服务离不开能源供给，哪怕是设备间最基本的通信都需消耗能源。而传统的电池供电无法满足海量的接入需求，同时存在电池维护与成本开销，应用场景受限等局限。那么，如何为物联网中海量接入的设备提供能源并使其正常通信就成为了亟待解决的问题。环境反向散射的提出，为这一问题提供了一个有效解决方案。该通信机制在反射通信的过程中利用了环境中的射频信号。与传统反射通信系统如射频识别(RFID)不同的是，环境反向散射通信主要有以下两点优势：(1)突破了能量来源于主动部署的读写器的局限，无需特定的载波信号发射器，环境足迹细微；(2)突破了传统标签只能与读写器通信的局限，能够实现无源标签之间的信息传输。目前，大部分的研究工作主要集中于二元调制的环境反向散射通信系统。对于二元调制的环境反向散射，标签在每符号周期内发送一个比特信息。由于检测性能往往受信道情况的影响，当信道条件较好时，每符号周期发送一比特信息的数据速率相比于信道资源显得利用率不高。若要提高信道资源的利用率，则需要缩短符号周期。由于标签的符号周期受系统振荡器的频率的控制，缩短符号周期需要提高振荡器频率，而振荡器频率越高，能耗越大，继而通过增加振荡器的频率来提高数据速率不是一个明智的选择。因此，提升环境反向散射系统中的信号传输速率成为了一个亟待解决的问题。而对环境反向散射系统中的信号进行检测时，传统的信号检测方法不再适用，因此，提供一个适用于环境反向散射系统中信号检测方法也成为了一个亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种环境反向散射通信系统中的信号发送与检测方法，用以解决现有的环境反向散射系统中信号传输速率低且对传输的信号检测误差大的缺陷，提高了信号传输速率和检测精度。本专利技术实施例提供一种环境反向散射通信系统中的信号发送方法，包括：接收环境源发射的源射频信号；基于生成的M元符号，对接收到的源射频信号进行调制，生成信号矢量并发送至接收标签，以供接收标签基于多级能量检测法，对接收到的信号矢量进行检测；其中，M元符号为{0,1,...,M-1}中的任意一个符号。本专利技术实施例提供一种环境反向散射通信系统中的信号检测方法，包括：接收发送标签发送的信号矢量，所述信号矢量是所述发送标签基于M元符号对环境源发送的源射频信号进行调制得到的；其中，M元符号为{0,1,...,M-1}中的任意一个符号；基于多级能量检测法，对接收到的信号矢量进行检测。本专利技术实施例提供的一种环境反向散射通信系统中的信号发送与检测方法，通过生成的M元符号，对接收到的源射频信号进行高阶相位调制，生成信号矢量并发送至接收标签，有效地提高了信号传输速率。接收标签利用多级能量检测法检测发送标签发射的信号矢量中携带的M元符号，在不需要知晓信道情况以及环境源发射的源射频信号信息的条件下，仅依靠接收标签接收到的号矢量来进行M元符号的检测，实施简单，性能较好，具有很强的实用性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种环境反向散射通信系统中的信号发送方法流程图；图2为本专利技术实施例提供的一种环境反向散射通信系统中的信号检测方法流程图；图3为根据本专利技术实施例提供的一种环境反向散射通信系统结构图；图4为根据本专利技术实施例提供的一种能量区间划分示意图；图5为根据本专利技术实施例提供的一种导频序列示意图；图6为本专利技术实施例提供的一种发送标签的电子设备结构框图；图7为本专利技术实施例提供的一种接收标签的电子设备结构框图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。为了更好地理解本专利技术实施例提供的一种环境反向散射通信系统中的信号发送与检测方法，在此，先对环境反向散射通信系统进行说明。环境反向散射通信系统包括环境源、发送标签和接收标签，其中，环境源为广播电视和手机等能发送电磁波的设备，发送标签和接收标签均为一些低功耗设备。发送标签和接收标签可收集环境中的电磁波，作为能量供自身运行。并且，发送标签和接收标签也可利用环境源发出的电磁波，进行信号的传输与检测。图1为本专利技术实施例提供的一种环境反向散射通信系统中的信号发送方法流程图，执行主体为发送标签，如图1所示，该方法包括：步骤101：接收环境源发射的源射频信号；步骤102：基于生成的M元符号，对接收到的源射频信号进行调制，生成信号矢量并发送至接收标签，以供接收标签基于多级能量检测法，对接收到的信号矢量进行检测；其中，M元符号为{0,1,...,M-1}中的任意一个符号。具体地，环境源向环境中发射电磁波，由于电磁波属于射频信号，因此，在本专利技术实施例中将该电磁波称为源射频信号。发送标签连续接收环境源发射的源射频信号，以供自身运行，并连续生成等概的M元符号，即{0,1,...,M-1}中的任意一个符号。发送标签基于生成的M元符号，对接收到的源射频信号进行调制，需要说明的是，当生成不同的M元符号时，发送标签对接收到的源射频信号进行不同相位的调制，M个不同的M元符号分别对接收到的源射频信号进行不同的M种相位调制。对于每一个M元符号，其都是由多个比特编码所得到的，因此，利用M元符号对接收到的源射频信号进行调制属于高阶相位调制。发送标签将调制后生成的信号称为信号矢量，并将信号矢量发送至接收标签，以供接收标签基于多级能量检测法，对接收到的信号矢量进行检测，以检测出其携带的M元符号。其中，多级能量检测法为将能量轴划分为多个能量区间的方法。本专利技术实施例提供的一种环境反向散射通信系统中的信号发送方法，发送标签通过生成的M元符号，对接收到的源射频信号进行高阶相位调制，生成信号矢量并发送至接收标签，有效地提高了环境反向散射通信系统中的信号传输速率。基于上述实施例，在上述的环境反向散射通信系统中的信号发送方法中，基于生成的M元符号，对接收到的源射频信号进行调制，生成信号矢量并发送至接收标签，进一步包括：每隔预设时间，生成一个M元符号；每生成一个M元符号，将所述M元本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环境反向散射通信系统中的信号发送方法，其特征在于，包括：接收环境源发射的源射频信号；基于生成的M元符号，对接收到的源射频信号进行调制，生成信号矢量并发送至接收标签，以供接收标签基于多级能量检测法，对接收到的信号矢量进行检测；其中，M元符号为{0,1,...,M‑1}中的任意一个符号。

【技术特征摘要】
1.一种环境反向散射通信系统中的信号发送方法，其特征在于，包括：接收环境源发射的源射频信号；基于生成的M元符号，对接收到的源射频信号进行调制，生成信号矢量并发送至接收标签，以供接收标签基于多级能量检测法，对接收到的信号矢量进行检测；其中，M元符号为{0,1,...,M-1}中的任意一个符号。2.根据权利要求1所述的发送方法，其特征在于，基于生成的M元符号，对接收到的源射频信号进行调制，生成信号矢量并发送至接收标签，进一步包括：每隔预设时间，生成一个M元符号；每生成一个M元符号，将所述M元符号加载至预设时间段内接收到的源射频信号中，以对所述预设时间段内接收到的源射频信号进行调制，生成一个信号矢量并发送至接收标签；其中，所述预设时间段为产生所述M元符号的时间点与产生上一个M元符号的时间点间的时间段。3.根据权利要求1所述的发送方法，其特征在于，所述环境源为循环对称复高斯信号源。4.一种环境反向散射通信系统中的信号检测方法，其特征在于，包括：接收发送标签发送的信号矢量，所述信号矢量是所述发送标签基于M元符号对环境源发送的源射频信号进行调制得到的；其中，M元符号为{0,1,...,M-1}中的任意一个符号；基于多级能量检测法，对接收到的信号矢量进行检测。5.根据权利要求4所述的检测方法，其特征在于，基于多级能量检测法，对接收到的信号矢量进行检测，进一步包括：每接收到一个信号矢量，计算所述信号矢量的能量；根据所述信号矢量的能量所处的能量区间，检测出所述信号矢量中携带的M元符号。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据所述信号矢量的能量所处的能量区间，检测出所述信号矢量中携带的M元符号，之前还包括：基于插入导频法，将能量轴划分为M个能量区间；确定{0,1,...,M-1}中的每一符号与所述M个能量区...

【专利技术属性】
技术研发人员：高飞飞，钱婧，张煜，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11