【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无线通信，特别涉及一种利用均匀分布泊松点过程研究标签选择方案性能的方法。
技术介绍
1、反向散射通信可通过调制并反射周围空间的射频信号实现低速率的通信，具有极低的微瓦级功耗，在未来物联网中具有广泛的应用前景。反向散射通信近年来受到了工业界和学术界的重视。
2、在反向散射通信中，反向散射通信设备没有信号放大功能，反射的信号会经历双重信道衰落，为提高目的节点的接收信噪比，可借鉴协作通信中的中继选择方法，在多标签反向散射通信系统中，选择合适的标签在当前时隙发送信号，从而改善系统性能。如文献1(d.li,w.peng,and f.hu,“capacity of backscatter communication systems with tagselection,”ieee trans.veh.technol.,vol.68,no.10,pp.10311–10314,oct.2019.)和文献2(y.liu,y.ye,and r.q.hu,“secrecy outage probability in backscattercommunication systems with tag selection,”ieee wireless commun.lett.,vol.10,no.10,pp.2190–2194,oct.2021.)。
3、现有的研究中，大部分都假设源节点覆盖范围内标签的数量和位置是固定的，如文献1(d.li,w.peng,and f.hu,“capacity of backscatte
4、如果标签是配置了反向散射通信设备的移动节点，那么，在源节点覆盖范围内标签的数量和位置都是随机的。这种环境下，现有的研究未能很好地刻画标签的随机特性。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于针对
技术介绍
中提出的问题，提供一种利用均匀分布泊松点过程研究标签选择方案性能的方法。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供以下技术方案：
3、一种利用均匀分布泊松点过程研究标签选择方案性能的方法，其特征在于，包括如下步骤：
4、步骤1：采用随机几何中的均匀泊松点过程对标签的数量和位置进行系统模型构建，准确刻画标签的位置和数量的随机特性，所述标签为具有反向散射通信功能的移动设备，同时，标签采用了最优的动态反射系数最大化反射信号的功率；
5、步骤2：随机选择标签方案，并进行中断概率和分集增益的计算；
6、步骤3：选择最近标签方案，并进行中断概率和分集阶数的计算。
7、在步骤1中，构建的反向散射通信系统由一个源节点s，位置和数量均为随机的若干个标签ti，以及目的节点d组成；
8、其中，s是专用的射频信号源，链路s→ti、ti→d的小尺度信道衰落系数分别用hi、gi表示，均服从瑞利衰落；链路s→d、s→ti、ti→d的距离分别用d、di、did代表；
9、其中，s覆盖的范围是半径为ra的圆形区域a；利用均匀泊松点过程建模，所有的标签可写为密度为λa的随机过程φ＝{a1,a2,...,ai,...}，其中ai代表标签ti的位置；区域a中标签的数量nk服从泊松分布：其中是泊松分布的均值；
10、假定所有的标签分布在同样的环境中，采集同样的信息，这样，可以通过选择合适的标签增强系统性能；
11、如果用s(t)表示s发送的单位能量信号，ti处的接收信号可以表示为：
12、
13、上式中，ps表示源节点的发送功率，α表示路径损耗因子；
14、ti接收的信号被分为两部分：用于反射信号，用于驱动ti自身电路，其中，代表动态反射系数，可按照下式计算：
15、
16、上式中，δ中出现的相关参数解释如下：pc表示标签的最低能耗；pmax表示当输入功率很大时，标签的饱和输出功率；v0表示灵敏度门限，v1和v2是由标签的非线性能量采集电路决定的固定参数；
17、观察(2)式，意味着即使将到的所有信号都用来驱动标签ti的电路、依然无法满足ti的能耗需求，此时，标签ti此时没有反射信号的能力；反之，如果表明此时标签采集的能量可以驱动自身电路，具有反射信号的能力。
18、目的节点d接收到的ti所反射的信号可以写作：
19、
20、(3)式中，c(t)表示ti发送的具有单位能量的信息信号，n(t)表示d处的零均值、方差为σ2的加性高斯白噪声；受制于器件工艺水平，标签只能反射出部分信号；(3)中，η表示标签的反射效率，代表标签实际能反射出去的信号；
21、d处接收的信噪比可以表示为：
22、
23、(4)式中，表示输入信噪比；为了方便后续推导，使用如下的变量替换：xi、yi的概率密度函数可写为：
24、在步骤2中，在随机选择方案中，每次传输中，随机选择一个标签ti传输信息；此时系统的中断概率可写为：
25、
26、如果s覆盖范围内恰巧没有标签，那么此时系统必然中断，这部分概率用p1r表示；
27、如果在s的覆盖范围内，标签的数量大于1，但是被选择的标签没有反射信号的能力，系统中断，这部分概率用表示；
28、如果标签的数量大于1、被选择的标签具备反射信号的能力，但是反射出的信号的信噪比低于门限值γth＝2r-1，此时系统也会中断，这部分概率用表示；
29、p1r可推导如下：
30、
31、可推导如下：
32本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种利用均匀分布泊松点过程研究标签选择方案性能的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种利用均匀分布泊松点过程研究标签选择方案性能的方法，其特征在于：在步骤1中，所述标签为具有反向散射通信功能的移动设备，同时，所述标签采用了最优的动态反射系数最大化反射信号的功率。
3.根据权利要求1所述的一种利用均匀分布泊松点过程研究标签选择方案性能的方法，其特征在于：在步骤1中，构建的反向散射通信系统由一个源节点S，位置和数量均为随机的若干个标签Ti，以及目的节点D组成；
4.根据权利要求1所述的一种利用均匀分布泊松点过程研究标签选择方案性能的方法，其特征在于：在步骤1中，假定所有的标签分布在同样的环境中，采集同样的信息，这样，可以通过选择合适的标签增强系统性能；
5.根据权利要求1所述的一种利用均匀分布泊松点过程研究标签选择方案性能的方法，其特征在于：在步骤1中，目的节点D接收到的Ti所反射的信号可以写作：
6.根据权利要求1所述的一种利用均匀分布泊松点过程研究标签选择方案性能的方法，其特征在于：在步骤1中
7.根据权利要求1所述的一种利用均匀分布泊松点过程研究标签选择方案性能的方法，其特征在于：在步骤2中，在随机选择方案中，每次传输中，随机选择一个标签Ti传输信息；此时系统的中断概率可写为：
8.根据权利要求7所述的一种利用均匀分布泊松点过程研究标签选择方案性能的方法，其特征在于：观察P1R、P2R和P3R的表达式，随机选择方案的分集增益可如下计算：
9.根据权利要求1所述的一种利用均匀分布泊松点过程研究标签选择方案性能的方法，其特征在于：在步骤3中，在最近标签方案中，采用did≈d这个假设的前提下，从统计的观点来看，距离源节点最近的标签具有最小的路径损耗、反射出的信号具有最大的功率；因此，选择最近标签可以使得目的节点处的接收信噪比最大；此时，系统的中断概率可推导如下：
10.根据权利要求9所述的一种利用均匀分布泊松点过程研究标签选择方案性能的方法，其特征在于：在步骤3中，观察P1N、P2N的表达式，最近标签方案的分集阶数可推导如下：
...【技术特征摘要】
1.一种利用均匀分布泊松点过程研究标签选择方案性能的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种利用均匀分布泊松点过程研究标签选择方案性能的方法，其特征在于：在步骤1中，所述标签为具有反向散射通信功能的移动设备，同时，所述标签采用了最优的动态反射系数最大化反射信号的功率。
3.根据权利要求1所述的一种利用均匀分布泊松点过程研究标签选择方案性能的方法，其特征在于：在步骤1中，构建的反向散射通信系统由一个源节点s，位置和数量均为随机的若干个标签ti，以及目的节点d组成；
4.根据权利要求1所述的一种利用均匀分布泊松点过程研究标签选择方案性能的方法，其特征在于：在步骤1中，假定所有的标签分布在同样的环境中，采集同样的信息，这样，可以通过选择合适的标签增强系统性能；
5.根据权利要求1所述的一种利用均匀分布泊松点过程研究标签选择方案性能的方法，其特征在于：在步骤1中，目的节点d接收到的ti所反射的信号可以写作：
6.根据权利要求1所述的一种利用均匀分布泊松点过程研...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘英挺，周治洋，叶迎晖，李兴旺，
申请(专利权)人：兰州交通大学，
类型：发明
国别省市：
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