【技术实现步骤摘要】
一种基于FPGA高吞吐反向散射细粒度移频编码方法
本专利技术属于反向散射通信的
，具体涉及一种基于FPGA的高吞吐编解码方法。
技术介绍
传统的无线通信技术需要收发双方通过天线辐射电磁波发送无线信号，从而进行数据交换。天线辐射是通过导线中的交变电流产生辐射电磁波。天线将电路中的高频电流转换成空间电磁波发射出去；接收电磁波时，则将来自空间特定方向的电磁波转换为电路中的高频电流。天线发送的电磁波包括了9khz到300000Ghz之间的频率，这种方法虽然易于实现，但在无源物联网领域却有非要严重的缺陷。即辐射效果受系统供能模块影响较大，无源物联网系统往往采用小功率的电池或者采集环境能量进行供电，这部分电量很难维持天线进行长时间的大功率辐射，随着物联网技术的发展，针对物联网系统设备对低功耗技术的依赖和对能量的严格控制，基于天线散射特性的反向散射通信技术也逐渐成型，反向散射通信技术利用已有的基础设施，解决了对无线设备的充电和收发信息的大难题。基于LoRa信号的反向散射通信系统只需要获取环境中能量就能持续工作，但现有...
【技术保护点】
1.一种基于FPGA高吞吐反向散射细粒度移频编码方法，其特征在于该方法包括构建32位相位累加器，使用Matlab数据分析软件辅助构造的65536个离散键值对的正弦信号寄存器，细粒度频率发生算法、步长计算公式，在接收端使用改进的分数阶傅里叶变换进行解码，从而获得高吞吐编码的基础频率，最终在系统上实现高吞吐低功耗的通信方法。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA高吞吐反向散射细粒度移频编码方法，其特征在于该方法包括构建32位相位累加器，使用Matlab数据分析软件辅助构造的65536个离散键值对的正弦信号寄存器，细粒度频率发生算法、步长计算公式，在接收端使用改进的分数阶傅里叶变换进行解码，从而获得高吞吐编码的基础频率，最终在系统上实现高吞吐低功耗的通信方法。
2.如权利要求1所述的基于FPGA高吞吐反向散射细粒度移频编码方法，其特征在于该方法包括如下步骤：
步骤1、根据LoRa信号的时域和频域特征，设计基于LoRa信号的反向散射通信编码调制方案；
步骤2、针对所选芯片内存资源情况，在相同环境下进行测试系统，根据实验结果选择累加器位数，直到获得最高吞吐通信，构建出32位相位累加器；
步骤3、依据系统功耗-鲁棒性互斥特性，在不同应用场景下，选择搭建65536、131072、262144个点的相位-幅值键值对的正弦信号寄存器；
步骤4、将累加器、信号寄存器通过Verilog硬件描述语言实现，嵌入用于LoRa反向散射信号的编码调制算法，用以对传感器获取的数据进行编码调制；
步骤5、接收端通过USRP设备获取发送端编码调制后的信号，在PC上采用分数阶傅里叶变换进行解码，实现收发双发完整的通信过程。
3.如权利要求2所述的基于FPGA高吞吐反向散射细粒度移频编码方法，其特征在于步骤1中，在FPGA内部产生不同的移频频率，在同一时间上可以对频带拼接的chirp信号进行细粒度可选择性移频，通过移频量的选择对信号进行高吞吐编码；使用盲chirp调制算法进行调制传输信息，通过对检测到的Lora包中chirp分别进行上下移频，拼接成一个新的chirp信号进行“1”、“0”的传输。
4.如权利要求2所述的基于FPGA高吞吐反向散射细粒度移频编码方法，其特征在于步骤2中，用Verilog语言在Libero中定义一个32位相位累加器。
5.如权利要求4所述的基于FPGA高吞吐反向散射细粒度移频编码方法，其特征在于在FPGA中定义内存能存储的最大整形常量：INT_MAX，在同一模块下定义32位累加变量address_temp和累加步长变量span_fre；
用晶振给累加器模块提供边沿触发条件，累加值与INT_MAX进行比较，条件判断复位，实现32位自动复位相位累加器。
6.如权利要求5所述的基于FPGA高吞吐反向散射细粒度移频编码方法，其特征在于相位累加器输入端由以下几个模块构成：
时钟输入信号：相位累加器是一个时序逻辑电路，外接板载晶振的输入频率作为累加器的累加频率；
待编码数据输入：由传感...
【专利技术属性】
技术研发人员：彭瑶，方鹏飞，陈晓江，房鼎益，秦启慧，李荔垚，赵宇航，王俊，王夫蔚，王雪文，邓周虎，
申请(专利权)人：西北大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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