[發明專利]一種中繼輔助的環境反向散射通信方法

有效

• 申請號: 201910370718.2
• 申請日: 2019-05-06
• 公開（公告）號: CN109995413B
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 張超;脫艷紅
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H04B7/155
• 分類號: H04B7/155;H04W24/02;H04W40/22
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 高博

本發明公開了一種中繼輔助的環境反向散射通信方法，中繼同時輔助射頻發射機和反向散射通信設備與各自的目標接收機進行通信，這里反向散射通信設備調制自己的信息到射頻發射機的信號上，中繼采用串行干擾消除的方式譯碼信息，并將譯碼后的信息通過非正交多址的方式轉發給各自的信息接收機，并在保證射頻通信鏈路的通信質量的前提下，通過優化環境反向散射通信設備的反射系數以及中繼的功率分配因子，以此來優化環境反向散射通信的性能。與傳統的譯碼轉發中繼通信系統相比，本發明中提出的中繼輔助的環境反向散射通信方法，可以明顯提升系統的通信性能。

技術領域

本發明屬于無線通信技術領域，具體涉及一種中繼輔助的環境反向散射通信方法。

背景技術

隨著物聯網的發展，海量節點的供電與通信問題急需解決，顯然，傳統的有線供電方式不再適合；定期更換電池或者給電池充電是一種辦法，但是對具有上千上萬個節點的傳感器網絡來說這是不方便的；利用太陽能供電不穩定，影響系統的穩定運行。同時，傳統的無線通信技術需要發送射頻信號，存在功耗大，成本高的問題。而環境反向散射(AmbientBackscatter)技術在一定程度上解決了這些難題。

環境反向散射技術是一種新穎的射頻識別技術，反向散射設備(BackscatterDevice)可以將自己所需要傳輸的信息比特調制在周圍環境的射頻信號上，比如WIFI信號，電視塔信號，基站信號等，實現與其接收機之間的通信。環境反向散射技術利用環境中已存在的射頻信號作為通信唯一的電力來源,而通信繁榮發展的今天，這種射頻信號幾乎無處不在，所以該技術幾乎可以實現任何地點下設備之間的通信。在這個過程中，環境反向散射設備并不需要專門的射頻發射機，可以避免頻繁的更換電池和充電的麻煩，成本低，耗電少，其應用前景十分廣闊,可以進一步推動移動物聯網的發展，是一種綠色的通信技術。

在環境反向散射通信系統中，當反向散射設備和其信息接收機之間的通信距離較遠時，通信會中斷，針對這一問題，提出了一種中繼輔助的環境反向散射通信方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種中繼輔助的環境反向散射通信方法，用于解決當反向散射射頻發射機和反向散射設備和相關信息接收機之間的通信距離較遠時，通信會中斷的問題。與傳統的譯碼轉發的中繼通信技術相比，該方法在保證傳統射頻鏈路通信質量的同時，可以顯著的提高整個通信系統的吞吐量。

本發明采用以下技術方案：

一種中繼輔助的環境反向散射通信方法，設定中繼輔助的環境反向散射通信網絡中包括一個射頻發射機，中繼，射頻信號接收機，反向散射設備及其信息接收機，分別用節點S，節點R，節點D，節點C以及節點T表示；中繼同時輔助射頻發射機和反向散射通信設備與各自的目標接收機進行通信完成信道估計，反向散射通信設備調制自己的信息到射頻發射機的信號上完成信源信號傳輸；中繼采用串行干擾消除的方式譯碼信息，并將譯碼后的信息通過非正交多址的方式轉發給各自的信息接收機完成中繼轉發；并在保證射頻通信鏈路的通信質量的前提下，通過優化環境反向散射通信設備的反射系數以及中繼的功率分配因子，優化環境反向散射通信的性能。

具體的，信道估計具體為：

射頻發射機S首先向通信網絡中的中繼節點R發送導頻序列，中繼節點R利用導頻信號估計直接鏈路信道信息h_(S,R)和反向散射鏈路信道h_(S,C)·h_(C,R)，同時中繼節點R發送導頻序列給射頻信號接收機D和反向散射設備的信息接收機T，射頻信號接收機D估計信道信息h_(R,D)，反向散射設備的信息接收機T估計信道信息h_(R,T)。

具體的，信源信號傳輸具體為：