一种多载波背向散射通信方法、装置及系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种多载波背向散射通信方法、装置及系统，属于无线通信领域，包括：基站发射激励信号；背向散射标签利用可选的反射系数来拟合多载波调制的基带信号，切换阻抗网络对基站发射的激励信号进行散射，生成多载波调制的背向散射信号；接收机接收背向散射信号并解调。本发明专利技术中背向散射标签能够发送多载波信号，能够有效对抗频率选择性衰落，大大提高了通信速率。通信速率。通信速率。

【技术实现步骤摘要】
一种多载波背向散射通信方法、装置及系统


[0001]本专利技术属于无线通信领域，更具体地，涉及一种多载波背向散射通信方法、装置及系统。

技术介绍

[0002]近年来，背向散射通信在无源物联网领域得到了广泛的关注和研究。背向散射通信利用环境中的射频信号作为激励，在对其进行散射时施加调制以传递自身信息。由于不需要高频晶振、混频器和放大器等高功耗器件，背向散射通信引起超低功耗的优势，被视作无源物联网的关键技术之一。
[0003]为了降低部署开销，背向散射技术需要兼容现有无线电设备。现有部分背向散射方案利用码字转换的方法，将环境中射频信号传输的码字转换成其他的合法码字，因此背向散射信号仍能够被商用设备接收。但是这种方法需要额外的接收设备来同时接收和解调激励信号。另外部分背向散射方案利用单一频率载波作为激励信号，在背向散射标签上生成基带信号并调制到载波上。然而上述方案只能兼容Wi
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Fi 802.11b和LoRa等协议，由于调制能力受限，难以扩展到高阶调制和多载波调制。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的缺陷，本专利技术提供了一种多载波背向散射通信方法、装置及系统，其目的在于解决现有技术由于调制能力受限而导致的难以兼容支持多载波通信的无线电设备的技术问题。
[0005]为实现上述目的，第一方面，本专利技术提供了一种多载波背向散射通信方法，所述方法应用于背向散射标签，包括以下步骤：
[0006]S1.对原始数据进行信号处理得到方差为1的归一化序列；
[0007]S2.利用反射系数实测值来拟合信号处理后的归一化序列；
[0008]S3.根据信号拟合所得反射系数序列控制阻抗网络切换；
[0009]S4.通过阻抗网络所连接的天线对基站发送的激励信号进行散射，生成多载波背向散射信号。
[0010]进一步优选地，所述对原始数据的信号处理，包括以下步骤：
[0011]对原始数据进行星座映射，将映射结果分配到多载波符号对应的子载波上，接着补充取值为0的子载波，以增加子载波的总数量，根据子载波的取值进行多载波调制；
[0012]对多载波调制所得信号序列中的每个采样值，除以统计所得的序列标准差，得到方差为1的归一化序列。
[0013]进一步优选地，所述信号拟合，包括以下步骤：
[0014]对背向散射标签的阻抗网络的反射系数实测值施加相位偏移、幅值缩放、统一的幅值偏移，使得处理后所得的反射系数处理值逼近反射系数设计值；
[0015]对于归一化序列中的每个采样值，在所有反射系数处理值中选择与单个采样值差
距最小的反射系数处理值。对所有归一化序列中的采样值重复上述步骤，将每个采样值对应的反射系数处理值，按采样值的顺序排列，可以得到反射系数处理值序列。
[0016]进一步优选地，所述阻抗网络切换，通过射频开关切换不同的阻抗状态实现，阻抗网络包括功分器/合路器和两个单刀四掷(SP4T)射频开关。每个射频开关的四路端口均与不同的负载阻抗相连，对应不同的阻抗状态；
[0017]每个射频开关可以提供S种阻抗状态，而功分器/合路器将两个射频开关的阻抗状态进行组合，因此所述阻抗网络可以提供S2种阻抗状态。每种阻抗状态对应1个反射系数，所述阻抗网络可以提供S2个反射系数。
[0018]进一步优选地，所述阻抗网络切换，根据信号拟合所得反射系数处理值序列，按顺序取单个反射系数处理值，确定对应的反射系数实测值，控制阻抗网络中两个射频开关切换到对应的阻抗状态。
[0019]第二方面，本专利技术提供了一种多载波背向散射通信装置，包括信号处理模块、决策判断模块和散射射频模块；
[0020]所述信号处理模块，用于对原始数据进行信号处理得到方差为1的归一化序列，利用反射系数实测值来拟合信号处理后的归一化序列；
[0021]所述决策判断模块，用于根据信号拟合所得反射系数序列控制阻抗网络切换；
[0022]所述散射射频模块，用于通过阻抗网络所连接的天线对基站发送的激励信号进行散射，生成多载波背向散射信号。
[0023]进一步优选地，信号处理模块对原始数据进行星座映射，将映射结果分配到对应的子载波上，并补充取值为0的子载波，根据子载波的取值进行多载波调制；对多载波调制所得信号序列中的每个采样值，除以统计所得的序列标准差，得到方差为1的归一化序列；对背向散射标签的阻抗网络的反射系数实测值施加相位偏移、幅值缩放、幅值偏移，使得处理后所得的反射系数处理值逼近反射系数设计值；对于归一化序列中的每个采样值，在所有反射系数处理值中选择与单个采样值差距最小的反射系数处理值，将每个采样值对应的反射系数处理值，按采样值的顺序排列，得到反射系数处理值序列。
[0024]进一步优选地，阻抗网络包括功分器/合路器和两个单刀四掷射频开关，每个单刀四掷射频开关的四路端口均与不同的负载阻抗相连，对应不同的阻抗状态；
[0025]每个射频开关提供S种阻抗状态，功分器/合路器将两个射频开关的阻抗状态进行组合，所述阻抗网络提供S2种阻抗状态，每种阻抗状态对应1个反射系数，所述阻抗网络提供S2个反射系数。
[0026]第三方面，本专利技术提供了一种多载波背向散射通信系统，包括本专利技术第二方面所提供的背向散射通信装置、发送激励信号的基站以及具有多载波解调能力的接收机。
[0027]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
[0028]1、本专利技术提出了一种多载波背向散射通信方法，在背向散射标签上实现了多载波调制，大大提升了链路容量，同时提高了对抗频率选择性衰落的能力；
[0029]2、背向散射标签所散射的背向散射信号为多载波信号，能够直接被已有的商用设备所接收，不需要再额外部署专用设备作为接收机，降低了背向散射系统的部署开销。
附图说明
[0030]图1为本专利技术实施例所提供的一种多载波背向散射通信方法流程图；
[0031]图2为本专利技术实施例所提供的背向散射标签的工作流程图；
[0032]图3为本专利技术实施例所提供的阻抗网络的结构图；
[0033]图4为本专利技术实施例所提供的背向散射通信装置的结构框图；
[0034]图5为采用本专利技术所提供的背向散射通信方法在不同的工作频率下对应的频谱图；
[0035]图6为采用本专利技术所提供的背向散射通信方法在不同的通信距离下对应的误码率。
具体实施方式
[0036]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间不构成冲突就可以相互组合。
[0037]本专利技术提供了一种多载波背向散射通信方法，所述方法应用于背向散射标签，包括以下步骤：
[0038]S1.对原始数据进行信号处理得到方差为1的归一化序列；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多载波背向散射通信方法，其特征在于，该方法应用于背向散射标签，包括以下步骤：S1.对原始数据进行信号处理得到方差为1的归一化序列；S2.利用反射系数实测值来拟合信号处理后的归一化序列；S3.根据信号拟合所得反射系数序列控制阻抗网络切换；S4.通过所述阻抗网络所连接的天线对基站发送的激励信号进行散射，生成多载波背向散射信号。2.根据权利要求1所述的多载波背向散射通信方法，其特征在于，所述S1包括以下步骤：对原始数据进行星座映射，将映射结果分配到对应的子载波上，并补充取值为0的子载波，根据子载波的取值进行多载波调制；对多载波调制所得信号序列中的每个采样值，除以统计所得的序列标准差，得到方差为1的归一化序列。3.根据权利要求1所述的多载波背向散射通信方法，其特征在于，所述S2包括以下步骤：对背向散射标签的阻抗网络的反射系数实测值施加相位偏移、幅值缩放、幅值偏移，使得处理后所得的反射系数处理值逼近反射系数设计值；对于归一化序列中的每个采样值，在所有反射系数处理值中选择与单个采样值差距最小的反射系数处理值，将每个采样值对应的反射系数处理值，按采样值的顺序排列，得到反射系数处理值序列。4.根据权利要求1所述的多载波背向散射通信方法，其特征在于，所述S3中的阻抗网络切换，通过射频开关切换不同的阻抗状态实现。5.根据权利要求4所述的多载波背向散射通信方法，其特征在于，所述阻抗网络包括两个射频开关，每个射频开关提供S种阻抗状态，所述阻抗网络提供S2种阻抗状态；每种阻抗状态对应1个反射系数，所述阻抗网络提供S2个反射系数。6.根据权利要求1所述的多载波背向散射通信方法，其特征在于，所述S3具体为，根据信号拟合所得反射系数处理值序列，按顺序取单个反射系数处理值，确定对应的反射系数实测值，控制阻抗网络中两个射频开关切换...

【专利技术属性】
技术研发人员：江涛，彭宇翔，张宇，肖丽霞，刘光华，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：