[發明專利]一種多背向散射標簽同時通信并定位的方法、裝置和系統

有效

• 申請號: 202011619652.5
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112702110B
• 公開（公告）日: 2022-02-15
• 發明（設計）人: 王巍;張夏楠;江濤
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H04B7/22
• 分類號: H04B7/22;G01S5/02;G01S5/10
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智

本發明公開了一種多背向散射標簽同時通信并定位的方法、裝置和系統，屬于無線通信技術領域，所述方法包括：S1：利用多天線設備1發射無線信號經至少一個背向散射標簽反射并傳輸至多天線設備2；S2：解析所述多天線設備2接收到的所述無線信號從中獲取背向散射反射信號與直射路徑信號對應的高維特征參數；S3：根據所述背向散射反射信號對應的高維特征參數同時解碼各個所述背向散射標簽對應的傳輸數據；S4：利用各個所述背向散射標簽對應的傳輸數據和所述直射路徑信號對應的高維特征參數計算各個所述背向散射標簽和所述多天線設備2相對于所述多天線設備1的位置信息。本發明在只有一個無線接收端的情況下，實現多背向散射標簽的同時定位與通信。

技術領域

本發明屬于無線通信技術領域，更具體地，涉及一種多背向散射標簽同時通信并定位的方法、裝置和系統。

背景技術

近年來，背向散射通信技術蓬勃發展，被認為是實現萬物互聯的關鍵技術之一。背向散射標簽通過反射環境中的無線信號實現通信，如LTE信號、TV信號、Wi-Fi信號和BLE信號等。相比傳統主動通信設備，背向散射標簽不需要昂貴、耗電的射頻模擬器件，包括晶振、射頻振蕩器、去耦電容等，具有不需要電池、體積小、造價低廉等優勢，很適合嵌入在鑰匙、錢包、藥瓶等物體中實現萬物互聯。實現對背向散射的高精度定位有許多應用場景，比如將背向散射嵌入在藥瓶中，當病人需要吃藥時提醒他藥瓶在哪；在鑰匙上嵌入背向散射標簽，當出門忘帶鑰匙時提醒鑰匙在哪。然而，現有的技術將定位和通信作為兩個獨立問題研究，無法同時實現定位與通信，并且現有的背向散射通信與定位技術也存在各自的問題。

首先，現有的背向散射通信技術支持并行解碼存在最大數量有限、需要特制設備的支持、需要多次重傳、需要高信噪比等單個或多個限制。其次，現有的背向散射定位技術存在需要多個無線接入點，并且需要事先收集每個無線接入點準確的位置、朝向等信息；需要支持超寬帶的特制設備，并且需要收發端集成在一個設備上，只能定位一個背向散射標簽。

由此可見，現有技術存在無法支持大規模并行解碼，無法單接入點定位，無法同時定位多個背向散射標簽與通信和定位無法共存等技術問題。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種多背向散射標簽同時通信并定位的方法、裝置和系統，其目的在于解決現有技術存在的需要多個已知位置、已知朝向的接入點、通信與定位無法共存的技術問題。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種多背向散射標簽同時通信并定位的方法，包括：

S1：利用多天線設備1發射無線信號經至少一個背向散射標簽反射并傳輸至多天線設備2；

S2：解析所述多天線設備2接收到的所述無線信號從中獲取背向散射反射信號與直射路徑信號對應的高維特征參數；

其中，所述高維特征參數標識所述背向散射反射信號和所述直射路徑信號各自對應的傳播路徑的角度和長度；所述背向散射反射信號表示從多天線設備1出射只經所述背向散射標簽反射未經環境反射和/或散射影響的信號，所述直射路徑信號表示從多天線設備1出射未經環境影響直接傳播到所述多天線設備2的信號；

S3：根據所述背向散射反射信號對應的高維特征參數同時解碼各個所述背向散射標簽對應的傳輸數據；

S4：利用各個所述背向散射標簽對應的傳輸數據與所述直射路徑信號對應的高維特征參數計算各個所述背向散射標簽和所述多天線設備2相對于所述多天線設備1的位置信息。

在其中一個實施例中，所述步驟S1包括：利用所述多天線設備1發射無線信號至所述背向散射標簽，以使所述背向散射標簽將標簽數據調制至所述無線信號中并反射傳輸至所述多天線設備2；

其中，所述標簽數據包括身份編碼和待傳遞數據，所述身份編碼用于標識各個所述背向散射標簽的身份信息。

在其中一個實施例中，所述多天線設備2接收到的無線信號，包括：