[发明专利]用于通过反向散射生成波束成形信号的通信节点和方法

说明书

公开一种用于在无线通信网络中借助反向散射来生成波束成形信号的无线通信节点(130)以及在其中的方法。所述无线通信节点(130)在多个(A个)天线(310)处接收射频信号。每个天线通过多个(A个)开关(320)中的一个开关耦合到多个阻抗矩阵(330)中的一个阻抗矩阵。所述无线通信节点(130)基于要发送的数据符号，在基带信号生成器(340)中生成第一基带信号。基于每个开关的特定开关控制信号来控制每个开关的状态，以使得每个天线阻抗在多个(M个)阻抗之中选择，并且由此在每个天线处接收的RF信号由具有其特定相位的所述第一基带信号进行调制并被反射。所述多个(A个)天线通过反射来自每个天线的调制后的RF信号，生成所述波束成形信号。

技术领域

本发明的实施例涉及一种用于生成波束成形信号的无线通信节点以及在其中的方法。具体地说，实施例涉及通过反向散射在无源或半无源设备中生成波束成形信号。

背景技术

半无源和无源发射机已在各种应用中使用。无源发射机完全由从传入RF信号接收的能量供电。半无源发射机具有电池并且消耗电力以执行基带处理，但缺少功率放大器和在发射机射频(RF)信号链中存在的许多其它组件。因此，无源和半无源发射机都具有高功效。

半无源和无源发射机的主要理念是将RF载波的生成委托给电源供电的外部节点。这意味着在半无源或无源设备中不需要高耗电的功率放大器、滤波器、混频器和其它组件。半无源或无源设备通过以下方式来生成发送信号：使用与传入RF载波信号失配的天线，因此反射或反向散射传入无线电波，并且调制所反射的电磁波以便向接收单元发送数据。

无源和半无源设备由于其功率效率而在物联网(IoT)应用中具有良好的潜力。例如，在Kellog.等人的“Passive WiFi:Bringing Low Power to Wi-Fi Transmissions(无源WiFi：为Wi-Fi传输带来低功耗)”(华盛顿大学)中，展示如何实现符合IEEE 802.11b标准的高功效半无源设备。在Ensworth J.F.、Reynolds M.S.的“Every smart phone is abackscatter reader:Modulated backscatter compatibility with Bluetooth 4.0LowEnergy(BLE)devices(每个智能手机都是反向散射读取器：与蓝牙4.0低功耗(BLE)设备的调制反向散射兼容性)”(射频标识(RFID)，2015年IEEE国际会议，2015年4月15-17日)中，展示如何修改无源RFID标签，以使得反射信号可以由普通的现成蓝牙低功耗(BLE)接收机来接收。

借助反向散射来无源和半无源地生成RF信号的一个问题是反射波的功率通常相当小。在非授权频带中，这尤其是个问题，在这些频带中，RF音调生成器的发送功率受到针对短程设备的法规的限制，即，等效全向辐射功率(EIRP)被限制为30dBm或更小，具体取决于区域。因此，无源/半无源设备的范围相当有限。这限制了这些类型的设备的可用性。

作为一个示例，如果RF生成器与半无源设备的距离为5米并且发送功率为14dBm，则反向散射功率约为-42dBm。作为比较，BLE规范确保BLE设备的发送功率在-20dBm与+10dBm之间变化。

发明内容

因此，本发明的实施例的一个目标是提供一种用于在无线通信网络中借助反向散射无源和半无源地生成RF信号的改进的方法和装置。

根据本发明的实施例的第一方面，通过一种用于在无线通信网络中借助反向散射来生成波束成形信号的无线通信节点来实现该目标。

所述无线通信节点包括多个(A个)天线，被配置为接收具有载波频率的射频RF信号。

所述无线通信节点进一步包括多个(A个)开关，每个开关具有多个(M个)状态。

所述无线通信节点进一步包括多个阻抗矩阵，每个阻抗矩阵包括多个(M个)阻抗。每个天线通过所述多个(A个)开关中的一个开关耦合到一个所述阻抗矩阵。