[發(fā)明專利]一種反向散射協(xié)議中多標(biāo)簽信號(hào)并行解碼方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710962064.3
• 申請(qǐng)日: 2017-10-16
• 公開（公告）號(hào): CN107944316B
• 公開（公告）日: 2019-08-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 房鼎益;孟鑫;金夢;孫雪;徐丹;陳曉江;陳峰;王安文;王薇;湯戰(zhàn)勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北大學(xué)
• 主分類號(hào): G06K7/10
• 分類號(hào): G06K7/10;H04B5/00;H04L29/08
• 代理公司: 西安恒泰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61216
• 代理人: 王芳

本發(fā)明公開了一種反向散射協(xié)議中多標(biāo)簽信號(hào)并行解碼方法及系統(tǒng)，方法包括如下步驟：采集IQ域信號(hào)序列并對(duì)采樣點(diǎn)進(jìn)行聚類得到多個(gè)簇，根據(jù)任意兩個(gè)簇之間的轉(zhuǎn)移概率識(shí)別出每個(gè)簇的所有鄰居簇；根據(jù)得到的所有簇以及每個(gè)簇的鄰居簇，得到簇的分層；確定每層簇對(duì)應(yīng)的電平組合；根據(jù)每個(gè)信號(hào)所屬的簇識(shí)別出IQ域信號(hào)序列對(duì)應(yīng)的電平組合序列，將電平組合序列分解后得到每個(gè)標(biāo)簽對(duì)應(yīng)的電平傳輸序列，對(duì)每個(gè)標(biāo)簽完成解碼。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了在動(dòng)態(tài)環(huán)境中對(duì)多個(gè)碰撞標(biāo)簽進(jìn)行解碼，十分適用于實(shí)際應(yīng)用中高度動(dòng)態(tài)、高度不穩(wěn)定的后向散射系統(tǒng)。由于本發(fā)明不依賴于信號(hào)的穩(wěn)定性，不需要在標(biāo)簽端有任何改動(dòng)，因此降低了標(biāo)簽端的能耗，提高了算法的可靠性和魯棒性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到一種反向散射協(xié)議中多標(biāo)簽信號(hào)并行解碼方法及系統(tǒng)，在信號(hào)傳輸不穩(wěn)定的情況下實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)RFID標(biāo)簽進(jìn)行并行解碼。該技術(shù)適用于大型倉庫，貨架或需要同時(shí)讀取多個(gè)RFID標(biāo)簽信號(hào)的無線傳感網(wǎng)絡(luò)中多目標(biāo)定位中應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著物聯(lián)網(wǎng)最近幾年的快速發(fā)展，射頻識(shí)別作為物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，已經(jīng)受到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的極大關(guān)注。在典型射頻識(shí)別系統(tǒng)中，反向散射技術(shù)的高通信效率低能耗等優(yōu)點(diǎn)，大大提高了反向散射技術(shù)在標(biāo)簽和讀寫器之間通信的應(yīng)用。但隨著無線傳感網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，大規(guī)模標(biāo)簽部署以及大量的數(shù)據(jù)傳輸，而且標(biāo)簽與讀寫器的通信距離較短以及多個(gè)標(biāo)簽同時(shí)通信造成高速率的數(shù)據(jù)傳輸，使得反向散射技術(shù)對(duì)多個(gè)標(biāo)簽信號(hào)進(jìn)行同時(shí)解碼時(shí)，很難既保證高效的數(shù)據(jù)傳輸又實(shí)現(xiàn)低功率的能耗消耗。

在進(jìn)行大規(guī)模反向散射通信方面，并行解碼技術(shù)可在很大程度上提高反向散射技術(shù)的通信效率。目前在通信解碼方面主要工作分為以下兩類：

第一類：基于編碼機(jī)制的反向散射傳輸解碼。該方法采用無率碼的編碼機(jī)制每個(gè)標(biāo)簽依據(jù)正交碼來編碼數(shù)據(jù)，每一位轉(zhuǎn)換成一個(gè)長PN序列，但是該方存在在標(biāo)簽端解碼的代價(jià)過高的問題。

第二類：基于標(biāo)簽的IQ域特征解碼。由于標(biāo)簽端解碼的代價(jià)過高，一類方法提出在讀寫器端對(duì)信號(hào)進(jìn)行解碼。從理論上看，碰撞標(biāo)簽的channel coefficient是這些標(biāo)簽的線性組合，一般來說是穩(wěn)定的，對(duì)于特定組合狀態(tài)的碰撞信號(hào)會(huì)在IQ域中具有特殊的特征，因此讀寫器可根據(jù)標(biāo)簽在IQ域中的位置信息識(shí)別碰撞標(biāo)簽的信號(hào)。

第三類：基于標(biāo)簽的時(shí)域特征信息進(jìn)行解碼。由于在一個(gè)相對(duì)固定的時(shí)間間隔內(nèi)，相同的標(biāo)簽具有完全重合的信號(hào)圖，因此該方法根據(jù)時(shí)域特征以及IQ域中的信號(hào)簇，按照標(biāo)簽信號(hào)生成的信號(hào)圖，來對(duì)碰撞標(biāo)簽進(jìn)行解碼，識(shí)別出不同的標(biāo)簽。

上述三類方法都依賴于標(biāo)簽之間穩(wěn)定的信號(hào)傳輸，而實(shí)際上，對(duì)于低功耗低開銷的標(biāo)簽，標(biāo)簽間的信號(hào)傳輸大多不穩(wěn)定，易受環(huán)境噪聲干擾，因此這三類方法對(duì)于解碼多標(biāo)簽并行傳輸信號(hào)中，解碼錯(cuò)誤率很高，性能較差，很大程度上影響傳輸?shù)男始熬W(wǎng)絡(luò)吞吐量。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有的解碼方法對(duì)反向散射通信中多標(biāo)簽信號(hào)并行解碼的性能較差的問題，本發(fā)明提出一種反向散射協(xié)議中信號(hào)并行解碼方法，包括以下步驟：

一種反向散射協(xié)議中多標(biāo)簽信號(hào)并行解碼方法，包括如下步驟：

步驟一，采集IQ域信號(hào)序列并對(duì)采樣點(diǎn)進(jìn)行聚類得到多個(gè)簇，根據(jù)任意兩個(gè)簇之間的轉(zhuǎn)移概率識(shí)別出每個(gè)簇的所有鄰居簇；

步驟二，根據(jù)得到的所有簇以及每個(gè)簇的鄰居簇，對(duì)所有簇進(jìn)行分層處理，得到簇的分層；

步驟三，根據(jù)根簇的電平以及得到的簇的分層，確定每層簇對(duì)應(yīng)的電平組合；

步驟四，根據(jù)采集到的IQ域信號(hào)序列中每個(gè)信號(hào)所屬的簇識(shí)別出IQ域信號(hào)序列對(duì)應(yīng)的電平組合序列，將電平組合序列分解后得到每個(gè)標(biāo)簽對(duì)應(yīng)的電平傳輸序列，對(duì)每個(gè)標(biāo)簽完成解碼。

進(jìn)一步的，所述步驟一包括如下步驟：

步驟S11，采用USRP設(shè)備做為讀寫器讀取標(biāo)簽發(fā)來的IQ域信號(hào)序列；