[發明專利]一種基于反向衍射通信的射頻充電網絡數據優化方法

在審

• 申請號: 201910369942.X
• 申請日: 2019-05-06
• 公開（公告）號: CN110234125A
• 公開（公告）日: 2019-09-13
• 發明（設計）人: 楊昌霖;劉穎;劉菲;何騰蛟;汪清;張俊寶;劉伎昭
• 申請（專利權）人: 中原工學院
• 主分類號: H04W24/02
• 分類號: H04W24/02;H04W84/18;H02J50/20;H02J7/32
• 代理公司: 北京盛凡智榮知識產權代理有限公司 11616
• 代理人: 屠佳婕

本發明公開了一種基于反向衍射通信的射頻充電網絡數據優化方法，包括節點，所述節點包括天線，所述節點通過射頻能量收集模塊收集射頻能量存儲于能量存儲模塊中供控制器、數據存儲模塊、數據采集模塊與其他系統模塊使用，某個所述節點能量不足時，可以與相鄰節點進行被動傳輸，本發明提出一種多功能節點，該節點能夠收集射頻能量、主動發射數據、反向衍射數據并接受其他節點的衍射信息，當網絡中一個節點在進行主動通信時，其他的節點可以利用反向衍射通信進行信息交流，特別是能量比較低的節點。這樣，可以提高能量較低節點的數據傳輸量。

技術領域

本發明涉及反向衍射通信技術領域，尤其涉及一種基于反向衍射通信的射頻充電網絡數據優化方法。

背景技術

近年來，射頻充電無線傳感網以其遠程充電的優勢，逐漸成為物聯網發展的新趨勢。但是射頻充電網絡無線傳感網中，節點有限的能量獲取量和數據傳輸需求之間仍有很大矛盾。舉例來說，通過無線WIFI進行作為傳輸手段的節點，90％的能量消耗在發射數據中。反向衍射通信的最主要應用即為無線射頻識別系統(RFID)。在這個系統中，射頻發射器(或稱讀取器)向射頻節點發送一個普通的波形，射頻節點通過內置的電路，對該波形進行反射或吸收。當反射時，表示傳輸‘1’，吸收時表示傳輸‘0’。讀取器根據反射的波形即可得到射頻節點傳輸的信息。同時，由于射頻節點只是對入射射頻進行反射，因此該節點不需要消耗能量，典型的應用包括：公交卡，門禁卡，以及商品信息等。因此，我們提出了一種使用反向衍射通信的方法來減少數據傳輸消耗的能量，進而增加數據傳輸量的方法。

發明內容

為解決以上為題，本發明提供了一種基于反向衍射通信的射頻充電網絡數據優化方法，包括節點，所述節點包括天線，所述天線連接射頻能量收集模塊、反向衍射解調模塊、反向衍射調制模塊與射頻發射模塊四個模塊，所述節點通過射頻能量收集模塊收集射頻能量存儲于能量存儲模塊中供控制器、數據存儲模塊、數據采集模塊與其他系統模塊使用，能量存儲模塊中的能量足夠多時，能量存儲模塊中的能量使用射頻發射模塊提供節點通信，能量存儲模塊中的能量不足時，可以在其他相近的模塊進行主動傳輸，利用反向衍射通信進行傳輸。

對本發明的進一步描述，某個所述節點能量不足時，可以與相鄰節點進行被動傳輸，在確定哪些節點可以使用反向衍射的方式來進行傳輸時，假設ζ為節點反向衍射的閾值，當入射射頻能量大于該閾值時，節點可以進行反向衍射；假設節點的主動射頻傳輸功率為p，兩個節點間的信道損耗由g表示，則當節點k進行主動傳輸時，節點i的入射能量需滿足以下公式才能進行反向衍射通信：pg_ki≥ζ。

對本發明的進一步描述，所述節點k進行主動傳輸時，可以得到所有的可以進行反向衍射通信的節點，以及他們的目標節點，假設反向衍射的通信距離為r，兩點間的直線距離由d表示，則所有的反向衍射通信鏈路(l，j)以及它們的集合B_k為：該公式中，I表示所有的節點，l和j分別表示反向衍射的起始節點和目標節點，根據鏈路的集合B，我們可以得到各個傳輸組，即可以同時進行反向衍射的鏈路，這是為了避免發生數據碰撞：當一個節點正在接收反向衍射通信時，距離該節點的r范圍內，最多只能有一個發射端，使用G^k_h來表示當k節點進行主動通信時，第h個傳輸組。

采用上述技術方案，具有如下有益效果：

本發明提出一種多功能節點，該節點能夠收集射頻能量、主動發射數據、反向衍射數據并接受其他節點的衍射信息，當網絡中一個節點在進行主動通信時，其他的節點可以利用反向衍射通信進行信息交流，特別是能量比較低的節點。這樣，可以提高能量較低節點的數據傳輸量。

附圖說明

圖1為本發明的節點示意圖；

圖2為本發明的基于反向衍射通信的射頻充電網絡以及調度過程示意圖；

圖3為本發明的優化后的網絡調度示意圖；