[发明专利]一种使用差分传输和曼彻斯特编码增强反向散射的方法

说明书

本发明涉及环境反向散射方法，具体为一种使用差分传输和曼彻斯特编码增强反向散射的方法，包括以下步骤：搭建发送机与接收机；阻抗匹配时发送机与接收机存储能量；当阻抗不匹配时将信号进行曼彻斯特编码并通过发送机发送信号，接收机接收信号；接收机将接收信号通过包络检波器然后由模拟减法器进行相减运算，抵消掉TV信号的干扰；将相减运算后得到的信号的幅值经阈值比较器与阈值相比较，并通过曼彻斯特编码规则来解码出传输的信息。本发明将差分传输方式和曼彻斯特编码两种方法相结合，可以最大限度的增强环境反向散射的性能，使用曼彻斯特码可以有效的增加传输距离，利用差分传输方式对信道中的干扰有抑制作用，降低了环境反向散射的误码率。

技术领域

本发明涉及环境反向散射方法，具体为一种使用差分传输和曼彻斯特编码增强反向散射的方法。

背景技术

从马克维塞尔正式提出不可见计算（Invisible Computing）的概念开始，人们一直致力于让物与物能够实现广泛互联，通过完全智慧的响应行为，实现人和物的深度融合，并为此展开一系列的研究开发工作，从而为人类提供更好的服务体验。20多年过去了，尽管信息物理融合这个理念（Cyber-Physical System, CPS）得到广泛认可，面向万物相连的物联网产业也被一致看好，但并未出现爆发式的大规模物联网应用，不得不说物联网节点的能源问题是其中的一个重要瓶颈。

能源问题首先导致了物联网应用的成本大幅度增长。事实上，许多生态环境监控系统、地质灾害预警系统等都面临一个共同的问题，那就是难以维持长时间运行，直接导致了这类解决思路的可扩展性和实用性的大幅下降。自然而然，人们就想到，如果节点自身不配备或不是主要依赖自身的电源设备供电，而是通过从环境中获取能量支撑其计算、感知和通信与组网就好了。早在二战期间就有利用电磁能的射频识别（Radio FrequencyIDentification，RFID）被动标签，这是雷达技术在民用方面的扩展。2005年，英特尔西雅图研究员提出标签结合无线充电技术，从射频识别阅读器的连续波中获取能量，研发了无线识别和感知平台（Wireless Identification and Sensing Platform，WISP）新技术。2013年，美国华盛顿大学首次设计出环境反向散射原型，其主要的工作原理是可以从TV信号、WIFI信号等信号中获取能量，并且通过反向散射该信号来进行通信，调制过程由是否实现阻抗匹配来实现，若阻抗匹配，则传输的能量大部分被吸收，接收方收到的能量较少，若阻抗不匹配，发送方将信号反向散射，接收方收到的能量较多，通过比较接收端的能量多少可以实现信号的传输与解码。

环境反向散射可以直接在现有的环境中获取能量，而且节省了传统反向散射RFID中的阅读器，实现了标签之间的通信，但是由于该技术刚刚起步，所以可达到的通信距离较短，且传输过程中误码率较高。

发明内容

本发明为了解决环境反向散射通信距离较短和传输过程中误码率较高的问题，提供了一种使用差分传输和曼彻斯特编码增强反向散射的方法。

本发明是采用如下的技术方案实现的：一种使用差分传输和曼彻斯特编码增强反向散射的方法，包括以下步骤：

搭建环境反向散射设备，包括其内集成有电源管理模块的发送机与接收机，将发送机上的天线安装为两根极化方向正交的极化天线，接收机上的天线也安装为两根极化方向正交的极化天线,且极化方向和发送机极化天线的极化方向保持一致，发送机在原有结构基础上增加一个反相器，接收机包括两个包络检波器、一个模拟减法器和一个阈值比较器；

发送机与接收机各自先调整阻抗匹配状态，阻抗匹配的情况下可以从TV信号中获取能量，存储在发送机与接收机中电源管理模块的电容器中，为实现通信提供能量；