[發(fā)明專利]環(huán)境反向散射通信信號(hào)處理方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011541565.2
• 申請(qǐng)日: 2020-12-23
• 公開（公告）號(hào): CN112668352B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 汪玉蓉;黃曉霞;陳國(guó)林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中山大學(xué)
• 主分類號(hào): G06K7/10
• 分類號(hào): G06K7/10;G06K9/62;G06F17/18
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 胡輝

本發(fā)明公開了一種環(huán)境反向散射通信信號(hào)處理方法，其包括獲取混合信號(hào)，獲取混合信號(hào)在IQ域上對(duì)應(yīng)的多個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，使用基于高斯混合模型的最大期望聚類算法對(duì)各數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行聚類，確定目標(biāo)點(diǎn)簇，以及以目標(biāo)點(diǎn)簇中各數(shù)據(jù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的通信信號(hào)的可能狀態(tài)，作為對(duì)混合信號(hào)的解碼結(jié)果進(jìn)行返回等步驟。本發(fā)明能夠在多個(gè)電子標(biāo)簽發(fā)送的通信信號(hào)產(chǎn)生信號(hào)碰撞的情況下，以較高的準(zhǔn)確率獲得解碼結(jié)果，從而恢復(fù)出各電子標(biāo)簽發(fā)送的通信信號(hào)，為在環(huán)境反向散射通信中實(shí)現(xiàn)并行通信提供支持，可以提高環(huán)境反向散射通信的數(shù)據(jù)吞吐量，本發(fā)明是在閱讀器側(cè)的數(shù)據(jù)處理方法，無需對(duì)電子標(biāo)簽的電路結(jié)構(gòu)或者控制算法進(jìn)行改造，因此改造成本低本發(fā)明廣泛應(yīng)用于通信技術(shù)領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種環(huán)境反向散射通信信號(hào)處理方法。

背景技術(shù)

環(huán)境反向散射通信的原理如圖1所示，閱讀器與電子標(biāo)簽進(jìn)行通信，電子標(biāo)簽從其他通信系統(tǒng)的WiFi發(fā)射器、藍(lán)牙發(fā)射器等環(huán)境射頻源收集能量進(jìn)行工作，通過向閱讀器反射收集到的環(huán)境射頻信號(hào)表示二進(jìn)制數(shù)據(jù)位0、不向閱讀器反射收集到的環(huán)境射頻信號(hào)表示二進(jìn)制數(shù)據(jù)位1實(shí)現(xiàn)與閱讀器的數(shù)據(jù)傳輸。由于電子標(biāo)簽的能量來源是環(huán)境射頻信號(hào)，因此具有低能耗特性，無需為電子標(biāo)簽配備供電電池，適用于難以更換電池的使用場(chǎng)合。但是，由于電子標(biāo)簽的低功耗特性，環(huán)境反向散射通信的吞吐量一般較低。

參照?qǐng)D1，使用多個(gè)標(biāo)簽與一個(gè)閱讀器進(jìn)行連接通信能夠提高環(huán)境反向散射通信的吞吐量，但是同時(shí)帶來了多個(gè)標(biāo)簽同時(shí)與閱讀器通信時(shí)的信號(hào)碰撞的問題，閱讀器難以區(qū)分不同標(biāo)簽發(fā)出的通信信號(hào)?，F(xiàn)有技術(shù)通過基于時(shí)分復(fù)用、基于IQ域上的信號(hào)信息解碼、基于時(shí)間與IQ域上的信號(hào)信息解碼、基于信號(hào)狀態(tài)轉(zhuǎn)換規(guī)律進(jìn)行解碼等方式應(yīng)對(duì)多個(gè)標(biāo)簽的信號(hào)碰撞問題。但是，基于時(shí)分復(fù)用的技術(shù)存在嚴(yán)重的信道浪費(fèi)；基于時(shí)間與IQ域上的信號(hào)信息解碼的技術(shù)要求閱讀器不斷地對(duì)信道參數(shù)進(jìn)行評(píng)估更新，造成過高的系統(tǒng)開銷；基于時(shí)間與IQ域上的信號(hào)信息解碼的技術(shù)是在電子標(biāo)簽擁有精確時(shí)鐘的前提下才能實(shí)現(xiàn)，但實(shí)際使用中電子標(biāo)簽的時(shí)鐘漂移率很高，因此解碼成功率比較低；基于信號(hào)狀態(tài)轉(zhuǎn)換規(guī)律進(jìn)行解碼的技術(shù)面臨著IQ域上的信號(hào)簇之間發(fā)生重疊導(dǎo)致的解碼困難的問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述至少一個(gè)技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種環(huán)境反向散射通信信號(hào)處理方法，包括：

獲取混合信號(hào)；所述混合信號(hào)包括多個(gè)電子標(biāo)簽各自發(fā)出的通信信號(hào)，所述通信信號(hào)由所述電子標(biāo)簽通過反射或不反射環(huán)境信號(hào)形成；

獲取所述混合信號(hào)在IQ域上對(duì)應(yīng)的多個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)；其中，一個(gè)所述數(shù)據(jù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)一個(gè)所述通信信號(hào)的一個(gè)可能狀態(tài)；

使用基于高斯混合模型的最大期望聚類算法對(duì)各所述數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行聚類，確定目標(biāo)點(diǎn)簇；所述目標(biāo)點(diǎn)簇包括多個(gè)所述數(shù)據(jù)點(diǎn)；

以所述目標(biāo)點(diǎn)簇中各所述數(shù)據(jù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的所述通信信號(hào)的可能狀態(tài)，作為對(duì)所述混合信號(hào)的解碼結(jié)果進(jìn)行返回。

進(jìn)一步地，所述獲取所述混合信號(hào)在IQ域上對(duì)應(yīng)的多個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，包括：

對(duì)所述混合信號(hào)進(jìn)行IQ分解，獲取各所述通信信號(hào)的振幅信息和相位信息；其中，同一所述通信信號(hào)的所述振幅信息包括多種可能狀態(tài)；

以所述振幅信息和所述相位信息作為在IQ域上的坐標(biāo)以確定所述數(shù)據(jù)點(diǎn)。

進(jìn)一步地，所述使用基于高斯混合模型的最大期望聚類算法對(duì)各所述數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行聚類，確定目標(biāo)點(diǎn)簇，包括：

隨機(jī)確定多個(gè)初始點(diǎn)簇；

使用基于高斯混合模型的最大期望聚類算法調(diào)整所述初始點(diǎn)簇的分布，分別確定各所述數(shù)據(jù)點(diǎn)屬于各所述初始點(diǎn)簇的概率；

將各所述數(shù)據(jù)點(diǎn)唯一地歸屬至最大概率所屬的所述初始點(diǎn)簇；

當(dāng)檢測(cè)到一所述初始點(diǎn)簇所包括的各所述數(shù)據(jù)點(diǎn)能夠?qū)?yīng)全部所述電子標(biāo)簽，將該所述初始點(diǎn)簇確定為所述目標(biāo)點(diǎn)簇。