[發明專利]一種使用差分傳輸和曼徹斯特編碼增強反向散射的方法

有效

• 申請號: 201510581620.3
• 申請日: 2015-09-14
• 公開（公告）號: CN105187069B
• 公開（公告）日: 2018-07-10
• 發明（設計）人: 趙菊敏;白瑞琴;李燈熬
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: H03M5/12
• 分類號: H03M5/12
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源

本發明涉及環境反向散射方法，具體為一種使用差分傳輸和曼徹斯特編碼增強反向散射的方法，包括以下步驟：搭建發送機與接收機；阻抗匹配時發送機與接收機存儲能量；當阻抗不匹配時將信號進行曼徹斯特編碼并通過發送機發送信號，接收機接收信號；接收機將接收信號通過包絡檢波器然后由模擬減法器進行相減運算，抵消掉TV信號的干擾；將相減運算后得到的信號的幅值經閾值比較器與閾值相比較，并通過曼徹斯特編碼規則來解碼出傳輸的信息。本發明將差分傳輸方式和曼徹斯特編碼兩種方法相結合，可以最大限度的增強環境反向散射的性能，使用曼徹斯特碼可以有效的增加傳輸距離，利用差分傳輸方式對信道中的干擾有抑制作用，降低了環境反向散射的誤碼率。

技術領域

本發明涉及環境反向散射方法，具體為一種使用差分傳輸和曼徹斯特編碼增強反向散射的方法。

背景技術

從馬克維塞爾正式提出不可見計算（Invisible Computing）的概念開始，人們一直致力于讓物與物能夠實現廣泛互聯，通過完全智慧的響應行為，實現人和物的深度融合，并為此展開一系列的研究開發工作，從而為人類提供更好的服務體驗。20多年過去了，盡管信息物理融合這個理念（Cyber-Physical System, CPS）得到廣泛認可，面向萬物相連的物聯網產業也被一致看好，但并未出現爆發式的大規模物聯網應用，不得不說物聯網節點的能源問題是其中的一個重要瓶頸。

能源問題首先導致了物聯網應用的成本大幅度增長。事實上，許多生態環境監控系統、地質災害預警系統等都面臨一個共同的問題，那就是難以維持長時間運行，直接導致了這類解決思路的可擴展性和實用性的大幅下降。自然而然，人們就想到，如果節點自身不配備或不是主要依賴自身的電源設備供電，而是通過從環境中獲取能量支撐其計算、感知和通信與組網就好了。早在二戰期間就有利用電磁能的射頻識別（Radio FrequencyIDentification，RFID）被動標簽，這是雷達技術在民用方面的擴展。2005年，英特爾西雅圖研究員提出標簽結合無線充電技術，從射頻識別閱讀器的連續波中獲取能量，研發了無線識別和感知平臺（Wireless Identification and Sensing Platform，WISP）新技術。2013年，美國華盛頓大學首次設計出環境反向散射原型，其主要的工作原理是可以從TV信號、WIFI信號等信號中獲取能量，并且通過反向散射該信號來進行通信，調制過程由是否實現阻抗匹配來實現，若阻抗匹配，則傳輸的能量大部分被吸收，接收方收到的能量較少，若阻抗不匹配，發送方將信號反向散射，接收方收到的能量較多，通過比較接收端的能量多少可以實現信號的傳輸與解碼。

環境反向散射可以直接在現有的環境中獲取能量，而且節省了傳統反向散射RFID中的閱讀器，實現了標簽之間的通信，但是由于該技術剛剛起步，所以可達到的通信距離較短，且傳輸過程中誤碼率較高。

發明內容

本發明為了解決環境反向散射通信距離較短和傳輸過程中誤碼率較高的問題，提供了一種使用差分傳輸和曼徹斯特編碼增強反向散射的方法。

本發明是采用如下的技術方案實現的：一種使用差分傳輸和曼徹斯特編碼增強反向散射的方法，包括以下步驟：

搭建環境反向散射設備，包括其內集成有電源管理模塊的發送機與接收機，將發送機上的天線安裝為兩根極化方向正交的極化天線，接收機上的天線也安裝為兩根極化方向正交的極化天線,且極化方向和發送機極化天線的極化方向保持一致，發送機在原有結構基礎上增加一個反相器，接收機包括兩個包絡檢波器、一個模擬減法器和一個閾值比較器；

發送機與接收機各自先調整阻抗匹配狀態，阻抗匹配的情況下可以從TV信號中獲取能量，存儲在發送機與接收機中電源管理模塊的電容器中，為實現通信提供能量；