无线通信系统中基于后向散射进行通信的方法与设备技术方案

一种通信设备包括：询问器，配置为输出包括从第一频率变到第二频率的连续单位啁啾信号的询问信号；以及反向散射标签，配置为接收询问信号并对询问信号频率调制以生成和提供标签信号，其中询问器还配置为接收标签信号并解调标签信号。解调标签信号。解调标签信号。

【技术实现步骤摘要】
无线通信系统中基于后向散射进行通信的方法与设备
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请基于并要求于2021年12月2日提交韩国专利厅的韩国专利申请第10
‑
2021
‑
0171342号、于2022年5月31日提交韩国专利厅的韩国专利申请第10
‑
2022
‑
0066606号以及于2022年11月28日提交韩国专利厅的韩国专利申请第10
‑
2022
‑
0162049号的优先权，上述专利申请的公开内容通过引用方式整体并入本文。


[0003]本公开涉及一种在无线通信系统中基于后向散射进行通信的方法和设备，并且更具体地，涉及一种由通过后向散射来频率调制使单位啁啾信号重复的询问信号来进行通信的方法和设备。

技术介绍

[0004]随着到2035年部署的以大规模机器式通信(mMTC)为目标的物联网(IoT)设备的数量预计将增加到1万亿，长期以来，大规模的连接一直被认为是IoT和各种未来服务成功的关键。
[0005]后向散射是大规模网络的一个有吸引力的选择，而低功耗操作提供了长期的可持续性。此外，第六代(6G)的60
‑
GHz频带中覆盖高达14GHz带宽的毫米波(mmWave)的丰富频谱资源对于大规模网络具有巨大潜力。

技术实现思路

[0006]使用毫米波的后向散射网络需要克服一些困难。困难之一是，后向散射信号的功率低于毫米波频谱中环境反射引起的杂波噪声的功率，因此容易产生误差。这连同后向散射信号的衰减，在信号经常反射的房间中有更大的影响。
[0007]另一个困难是，对于低成本电路和超低功耗操作，后向散射设备无法在几个GHz的范围内访问宽带宽的毫米波，无法共享用于同时通信的信道，因此可伸缩性有限。
[0008]实施例是为了解决现有技术中的这些困难。即，本实施例的对象之一是提供一种使用后向散射的通信方法。
[0009]这些实施例的技术对象不限于上述所描述的技术对象，并且其他技术对象可以从以下实施例中推断出来。
[0010]其他方面将在后面的描述中部分阐述，并且部分将从描述中明显看出，或者可以通过本公开的所述实施例的实践来学习。
[0011]根据本公开的一个方面，通信设备包括询问器和后向散射标签，该询问器配置为输出包括从第一频率变为第二频率的连续单位啁啾信号的询问信号，该后向散射标签配置为接收询问信号并频率调制询问信号来生成和提供标签信号，其中该询问器进一步配置为接收标签信号和解调标签信号。
[0012]根据本公开的另一方面，询问器包括询问信号提供单元和解调单元，该询问信号
提供单元配置为输出包括从第一频率变为第二频率的连续单位啁啾信号的询问信号，该解调单元配置为接收和解调通过频率调制询问信号所生成的标签信号，其中询问信号是包括具有连续相位的连续单位啁啾信号的周期性信号。
附图说明
[0013]上述和本公开的某些实施例的其他方面、特征和优点将从以下结合附图进行的描述中更加明显，其中：
[0014]图1是示出根据实施例的无线通信系统的概念图；
[0015]图2是根据实施例的询问器的方框图；
[0016]图3A是用于描述由询问器提供的询问信号的频率随时间的变化的图；
[0017]图3B是示出询问信号的振幅随时间变化的图；
[0018]图4是根据实施例的后向散射标签的方框图；
[0019]图5是示出根据实施例的由信号分离器分离的询问信号中包含的单位啁啾信号和由询问器接收的标签信号的图；
[0020]图6是根据实施例的用于描述由一个单位啁啾信号组成的询问信号和由啁啾信号的重复组成的询问信号的解码特性的图；
[0021]图7A是示出在频域中杂波噪声位于的噪声段(bin)和标签信号位于的标签段(bin)的图；
[0022]图7B是示出在离散频域中与询问器间隔不同距离的两个后向散射标记所反射的信号的图；
[0023]图8是示出根据询问器和每个后向散射标签之间的距离的信道分配的图；
[0024]图9A是示出容纳在铝外壳中的后向散射标签的原型的图；
[0025]图9B是示出后向散射标签的基底的图；
[0026]图9C是示出具有开关闭合的后向散射标签的基底的反射系数(S11)的图；
[0027]图10A是示出用Van Atta阵列实现的后向散射标签的原型的图；
[0028]图10B是示出测量具有归一化功率的标签原型的光束图案的结果的图；
[0029]图10C是示出在60GHz的工业、科学和医学(ISM)频段中实现的后向散射标签的原型的图；
[0030]图11A是示出用EVAL
‑
Tinyrad商用雷达实现的读取器(reader)的图；
[0031]图11B是示出TX天线的全向天线的光束特性的图；
[0032]图12是示出排列在不同位置的后向散射标签的图；
[0033]图13是用于描述基于在图12中排列的后向散射标签的通信性能的图；
[0034]图14是根据实施例的用于描述在构成通信设备的询问器和后向散射标签被部分阻塞的状态下的通信性能的图；
[0035]图15A是用于描述在询问器和后向散射标签之间存在各种障碍的场景的图；
[0036]图15B是示出当存在障碍时测量的信噪比(SNR)的图；
[0037]图15C是示出当存在障碍时测量的误码率(BER)的图；
[0038]图16A是示出具有用于大规模通信实验的20m x 20m尺寸的礼堂的照片；
[0039]图16B是示出后向散射标签排列的场景的图；
[0040]图17是用于描述所述多个后向散射标签的信号和多个后向散射标签的BER性能的图；
[0041]图18A是示出后向散射标签水平远离询问器的路径的图；
[0042]图18B是示出当后向散射标签水平远离询问器时的信道的图；
[0043]图18C是用于描述当后向散射标签水平远离询问器时的BER的图；
[0044]图19A是示出后向散射标签垂直远离询问器的路径的图；以及
[0045]图19B是用于描述当后向散射标签垂直远离询问器时的BER的图。
具体实施方式
[0046]现在将详细地参考实施例，其示例在附图中所示，其中类似的附图标记始终指类似的元素。在这方面，本实施例可能具有不同的形式，并且不应被解释为仅限于本文中所述的描述。因此，下面仅仅通过参考这些图来描述这些实施例，以解释本说明书的各个方面。在此使用，术语“和/或”包括一个或多个关联列出的项目的任何和所有组合。如“至少一个”的表达，当在元素列表之前时，会修改整个元素列表，而不修改列表中的单个元素。
[0047]以下，参照附图为能够毫无困难地执行公开的本领域的技术人员详细描述实施例。然而，本公开可以以许多本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种通信设备，包括：询问器，配置为输出包括从第一频率变到第二频率的连续单位啁啾信号的询问信号；以及后向散射标签，配置为接收询问信号并对询问信号频率调制以生成和提供标签信号，其中，询问器还配置为接收标签信号并解调所述标签信号。2.如权利要求1所述的通信设备，其中询问信号是包含具有连续相位的预设数量的连续单位啁啾信号的周期性信号。3.如权利要求1所述的通信设备，其中，询问信号属于毫米波频带。4.如权利要求1所述的通信设备，其中，所述询问器包括：解调单元，配置为解调标签信号，以及所述解调单元包括：混频器，配置为将询问信号与标签信号混合以生成中间信号；以及快速傅里叶变换(FFT)单元，配置为快速傅里叶变换中间信号。5.如权利要求4所述的通信设备，其中解调单元还包括低通过滤器，该低通过滤器配置为接收中间信号并传递具有对应于询问信号和标签信号的频率之间的差的频率的信号分量。6.如权利要求4所述的通信设备，其中，快速傅里叶变换的中间信号包括周期性定位的杂波噪声，以及在频域中不与杂波噪声重叠定位的标签信号的分量。7.如权利要求4所述的通信设备，其中，在快速傅里叶变换的中间信号中，杂波噪声在离散频域的噪声段中，标签信号的分量在离散频域的标签段中，并且标签段和噪声段在离散频域中不相互重叠。8.如权利要求7所述的通信设备，其中标签信号在一个或多个标签段中，并且和与所述一个或多个标签段分别相邻的多个噪声段间隔后向散射标签调制的频率。9.如权利要求8所述的通信设备，其中，当后向散射标签移动时，解调单元通过跟踪和所述多个噪声段间隔由后向散射标签调制的频率的信号来跟踪移动的后向散射标签的信号。10.如权利要求1所述的通信设备，其中后向散射标签包括在物联网(IoT)设备中。11.如权利要求1所述的通信设备，其中后向散射标签通过使用通过能量收集所收集的功率来操作。12...

【专利技术属性】
技术研发人员：金圣珉，裵强珉，安南照，
申请(专利权)人：韩国科学技术院，
类型：发明
国别省市：