反向散射装置及结合反向散射装置的网络系统制造方法及图纸

本文中描述的实例包含利用反向散射通信来根据无线通信协议直接产生可为经解码的现有装置的传输的装置及系统。实例包含使用反向散射通信产生802.11b传输的装置。本文描述了网络堆栈的实例，所述网络堆栈可促进反向散射装置与其它装置共存(例如，在ISM频带中)，而不会引起载波侦听及媒体接入控制操作的功耗或降低对所述功耗的需求。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】反向散射装置及结合反向散射装置的网络系统相关申请案的交叉参考本申请案根据35U.S.C.§119要求2015年8月12日提交的第62/204,382号美国临时申请案的早期申请日期的权益，所述申请案的全文特此出于任何目的而以引用的方式并入本文中。本申请案还根据35U.S.C.§119要求2015年10月2日提交的第62/236,761号美国临时申请案的早期申请日期的权益，所述申请案的全文特此出于任何目的而以引用的方式并入本文中。关于联邦资助的研究或开发的声明本专利技术是在国家科学基金会授予CNS-1407583及国家科学基金会授予CNS-1452494授权的政府资助下完成的。政府对本专利技术有一定的权利。
本文中描述的实例总体上涉及无线通信。本文描述了反向散射装置及结合反向散射装置的网络系统的实例。
技术介绍
根据无线通信协议(例如，Wi-Fi、蓝牙、ZigBee、SigFox)的通信可驱动传感器或其它通信装置的功率预算。此类通信所需的功率可能无法完全实施各种物联网(“IoT”)或其它无所不在的感测情境。虽然CMOS技术缩放常规上已为数字逻辑系统的尺寸及功耗提供指数优势，但是Wi-Fi通信所必需的模拟RF组件尚未发现类似的功率缩放。结果，传感器及移动装置上的Wi-Fi传输仍然消耗数百毫瓦的功率。已经描述了反向散射技术，其创建额外的窄带数据流以跨越在现有的Wi-Fi信号的顶部上。然而，所述装置通常受到距离较近的低数据速率的限制，或需要在接收器处使用定制的全双工硬件，使得通信不能被任何现有的Wi-Fi装置接收。
技术实现思路
本文中描述了反向散射装置的实例。在一些实例中，一种反向散射装置包含：天线，其经配置以反向散射具有第一频率的载波信号；基带电路，其经配置以提供用于传输的数据；波形产生器，其经配置以提供具有第二频率的波形，其中所述第二频率是所述第一频率与第三频率之间的差；副载波相位调制器，其耦合到所述基带电路及所述波形产生器，所述副载波相位调制器经配置以根据所述数据来调整所述波形的相位、振幅或其组合以提供输出信号；及开关，其耦合到所述天线，所述开关经配置以根据所述输出信号来控制所述天线以反向散射所述载波信号，使得所述第一频率与所述第二频率进行混频以依所述第三频率在反向散射信号中传输所述数据。在一些实例中，所述反向散射信号是根据实施相移键控、幅移键控或其组合的无线通信协议而布置。在一些实例中，所述无线通信协议包括Wi-Fi、ZigBee、SigFox或其组合。在一些实例中，所述波形包括方波、模拟信号、多电平信号或其组合。在一些实例中，所述数据包括Wi-Fi分组。在一些实例中，所述开关经配置以根据所述输出信号来控制所述天线以反向散射所述载波信号以依所述第三频率及第四频率传输所述数据。一些实例反向散射装置可包含多个天线，且可使用MIMO技术来提供所述载波信号。在一些实例中，一种反向散射装置包含：天线，所述天线经配置以反向散射包含第一频率的跳频信号；基带电路，其经配置以提供用于传输的数据；波形产生器，其经配置以提供具有第二频率的波形，且进一步经配置以根据所述跳频信号来跳变所述第二频率；副载波相位调制器，其耦合到所述基带电路及所述波形产生器，所述副载波相位调制器经配置以根据所述数据来调整所述波形的相位、振幅或其组合以提供输出信号；及开关，其耦合到所述天线，所述开关经配置以根据所述输出信号来控制所述天线以反向散射所述载波信号，使得所述第一频率与所述第二频率进行混频以依第三频率传输所述数据。在一些实例中，所述波形包括方波、模拟信号、多电平信号或其组合。在一些实例中，所述跳频信号包括频率序列，且其中所述频率序列是由所述反向散射装置通过下行链路从经配置以传输所述载波信号的装置接收。在一些实例中，所述跳频信号包括频率序列，且其中所述反向散射装置进一步包括经配置以存储所述频率序列的存储器。在一些实例中，所述频率序列包括伪随机序列。在一些实例中，所述第一频率与所述第二频率进行混频以依所述第三频率在反向散射信号中传输所述数据，且所述反向散射信号包括根据无线通信协议的信号，所述无线通信协议是选自由Wi-Fi、ZigBee、SigFox及其组合组成的协议群组。在一些实例中，反向散射装置可进一步包含耦合到所述天线的频率确定电路，所述频率确定电路经配置以至少部分地通过感测所述载波信号的所述第一频率且计算所述第一频率与所述第三频率之间的差来向所述波形产生器提供所述第二频率的指示。在一些实例中，反向散射装置可进一步包含多个天线，且可使用MIMO技术来提供所述载波信号。在一些实例中，一种反向散射装置包含：天线，所述天线经配置以反向散射具有第一频率的载波信号，所述载波信号包括扩频信号；基带电路，其经配置以根据所述扩频信号提供用于传输的数据；波形产生器，其经配置以提供具有第二频率的波形；副载波相位调制器，其耦合到所述基带电路及所述波形产生器，所述副载波相位调制器经配置以根据所述数据来调整所述波形的相位、振幅或其组合以提供输出信号；及开关，其耦合到所述天线，所述开关经配置以根据所述输出信号来控制所述天线以反向散射所述载波信号，使得所述第一频率与所述第二频率进行混频以依第三频率传输所述数据。在一些实例中，所述第一频率与所述第二频率进行混频以依所述第三频率在反向散射信号中传输所述数据，且所述反向散射信号包括根据无线通信协议的信号，所述无线通信协议是选自由Wi-Fi、ZigBee、SigFox及其组合组成的协议群组。在一些实例中，用于传输的所述数据包含扩频序列。在一些实例中，所述副载波相位调制器每次基于所述载波信号的特征开始反向散射。在一些实例中，所述副载波相位调制器响应于来自另一装置的同步信号而开始反向散射。在一些实例中，反向散射装置进一步包含多个天线，且可使用MIMO技术来提供所述载波信号。本文中揭示了方法的实例。实例方法包含一种用于控制对第一无线通信信道的接入的方法。在一些实例中，所述方法可包含：在至少所述第一无线通信信道及第二无线通信信道上从第一无线通信装置传输信令分组，其中所述信令分组包含至少一个反向散射装置的标识；及在所述至少一个反向散射装置处接收所述信令分组，且响应于接收到所述信令分组，将至少部分地提供在所述第二无线通信信道上的载波信号反向散射成所述第一无线通信信道上的传输。在一些实例中，所述方法包含在接收到所述信令分组之后的短帧间间隔(SIFS)时间期间的反向散射。在一些实例中，所述方法包含从所述至少一个反向散射装置向所述第一无线通信装置传输固定数据速率、最大数据速率或其组合的指示。在一些实例中，所述方法包含根据所述固定数据速率、最大数据速率或其组合来传输所述信令分组。在一些实例中，所述固定数据速率、最大数据速率或其组合指示来自与所述至少一个反向散射装置相关联的传感器的数据传递速率。在一些实例中，所述方法包含在传输所述信令分组之前由所述第一无线通信装置在所述第一及第二无线通信信道上执行载波侦听。在一些实例中，所述方法包含在接收器处从所述反向散射装置接收所述第一无线通信信道上的所述传输。在一些实例中，所述方法包含响应于接收到所述传输而由所述接收器传输确认消息。在一些实例中，所述方法进一步包含在所述第一无线通信装置处接收所述确认消息且由所述第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种反向散射装置，其包括：天线，其经配置以反向散射具有第一频率的载波信号；基带电路，其经配置以提供用于传输的数据；波形产生器，其经配置以提供具有第二频率的波形，其中所述第二频率是所述第一频率与第三频率之间的差；副载波相位调制器，其耦合到所述基带电路及所述波形产生器，所述副载波相位调制器经配置以根据所述数据来调整所述波形的相位、振幅或其组合以提供输出信号；及开关，其耦合到所述天线，所述开关经配置以根据所述输出信号来控制所述天线以反向散射所述载波信号，使得所述第一频率与所述第二频率进行混频以依所述第三频率在反向散射信号中传输所述数据。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.08.12 US 62/204,382;2015.10.02 US 62/236,7611.一种反向散射装置，其包括：天线，其经配置以反向散射具有第一频率的载波信号；基带电路，其经配置以提供用于传输的数据；波形产生器，其经配置以提供具有第二频率的波形，其中所述第二频率是所述第一频率与第三频率之间的差；副载波相位调制器，其耦合到所述基带电路及所述波形产生器，所述副载波相位调制器经配置以根据所述数据来调整所述波形的相位、振幅或其组合以提供输出信号；及开关，其耦合到所述天线，所述开关经配置以根据所述输出信号来控制所述天线以反向散射所述载波信号，使得所述第一频率与所述第二频率进行混频以依所述第三频率在反向散射信号中传输所述数据。2.根据权利要求1所述的反向散射装置，其中所述反向散射信号是根据实施相移键控、幅移键控或其组合的无线通信协议而布置。3.根据权利要求2所述的反向散射装置，其中所述无线通信协议包括Wi-Fi、ZigBee、SigFox或其组合。4.根据权利要求1所述的反向散射装置，其中所述波形包括方波、模拟信号、多电平信号或其组合。5.根据权利要求1所述的反向散射装置，其中所述数据包括Wi-Fi分组。6.根据权利要求1所述的反向散射装置，其中所述开关经配置以根据所述输出信号来控制所述天线以反向散射所述载波信号以依所述第三频率及第四频率传输所述数据。7.根据权利要求1所述的反向散射装置，其进一步包括多个天线，且其中使用MIMO技术来提供所述载波信号。8.一种反向散射装置，其包括：天线，所述天线经配置以反向散射包含第一频率的跳频信号；基带电路，其经配置以提供用于传输的数据；波形产生器，其经配置以提供具有第二频率的波形，且进一步经配置以根据所述跳频信号来跳变所述第二频率；副载波相位调制器，其耦合到所述基带电路及所述波形产生器，所述副载波相位调制器经配置以根据所述数据来调整所述波形的相位、振幅或其组合以提供输出信号；及开关，其耦合到所述天线，所述开关经配置以根据所述输出信号来控制所述天线以反向散射所述载波信号，使得所述第一频率与所述第二频率进行混频以依第三频率传输所述数据。9.根据权利要求8所述的反向散射装置，其中所述波形包括方波、模拟信号、多电平信号或其组合。10.根据权利要求8所述的反向散射装置，其中所述跳频信号包括频率序列，且其中所述频率序列是由所述反向散射装置通过下行链路从经配置以传输所述载波信号的装置接收。11.根据权利要求8所述的反向散射装置，其中所述跳频信号包括频率序列，且其中所述反向散射装置进一步包括经配置以存储所述频率序列的存储器。12.根据权利要求11所述的反向散射装置，其中所述频率序列包括伪随机序列。13.根据权利要求8所述的反向散射装置，其中所述第一频率与所述第二频率进行混频以依所述第三频率在反向散射信号中传输所述数据，且其中所述反向散射信号包括根据无线通信协议的信号，所述无线通信协议是选自由Wi-Fi、ZigBee、SigFox及其组合组成的协议群组。14.根据权利要求8所述的反向散射装置，其进一步包括耦合到所述天线的频率确定电路，所述频率确定电路经配置以至少部分地通过感测所述载波信号的所述第一频率且计算所述第一频率与所述第三频率之间的差来向所述波形产生器提供所述第二频率的指示。15.根据权利要求8所述的反向散射装置，其进一步包括多个天线，且其中使用MIMO技术来提供所述载波信号。16.一种反向散射装置，其包括：天线，所述天线经配置以反向散射具有第一频率的载波信号，所述载波信号包括扩频信号；基带电路，其经配置以根据所述扩频信号提供用于传输的数据；波形产生器，其经配置以提供具有第二频率的波形；副载波相位调制器，其耦合到所述基带电路及所述波形产生器，所述副载波相位调制器经配置以根据所述数据来调整所述波形的相位、振幅或其组合以提供输出信号；及开关，其耦合到所述天线，所述开关经配置以根据所述输出信号来控制所述天线以反向散射所述载波信号，使得所述第一频率与所述第二频率进行混频以依第三频率传输所述数据。17.根据权利要求16所述的反向散射装置，其中所述第一频率与所述第二频率进行混频以依所述第三频率在反向散射信号中传输所述数据，且其中所述反向散射信号包括根据无线通信协议的信号，所述无线通信协议是选自由Wi-Fi、ZigBee、SigFox及其组合组成的协议群组。18.根据权利要求16所述的反向散射装置，其中用于传输的所述数据包含扩频序列。19.根据权利要求16所述的反向散射装置，其中所述副载波相位调制器每次基于所述载波信号的特征开始反向散射。20.根据权利要求16所述的反向散射装置，其中所述副载波相位调制器响应于来自另一装置的同步信号而开始反向散射。21.根据权利要求16所述的反向散射装置，其进一步包括多个天线，且其中使用MIMO技术来提供所述载波信号。22.一种用于控制对第一无线通信信道的接入的方法，所述方法包括：在至少所述第一无线通信信道及第二无线通信信道上从第一无线通信装置传输信令分组，其中所述信令分组包含至少一个反向散射装置的标识；及在所述至少一个反向散射装置处接收所述信令分组，且响应于接收到所述信令分组，将至少部分地提供在所述第二无线通信信道上的载波信号反向散射成所述第一无线通信信道上的传输。23.根据权利要求22所述的方法，其进一步包括在接收到所述信令分组之后的短帧间间隔SIFS时间期间的反向散射。24.根据权利要求22所述的方法，其进一步包括从所述至少一个反向散射装置向所述第一无线通信装置传输固定数据速率、最大数据速率或其组合的指示。25.根据权利要求24所述的方法，其进一步包括根据所述固定数据速率、最大数据速率或其组合来传输所述信令分组。26.根据权利要求24所述的方法，其中所述固定数据速率、最大数据速率或其组合指示来...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·戈拉科塔，B·凯洛格，V·塔拉，J·R·史密斯，
申请(专利权)人：华盛顿大学，
类型：发明
国别省市：美国,US