[发明专利]一种全双工环境反向散射通信系统、传输方法及资源分配方法

说明书

本发明属于通信技术领域，涉及一种全双工环境反向散射通信系统、传输方法及资源分配方法。本发明的系统，全双工型接入点配置一根或者多根天线，包括信道估计和全双工反向散射通信两种模式。在信道估计模式下，接入点发送下行导频信号，多个反向散射设备按时分复用的方式、并以各自固定的反向散射系数进行反向散射，接入点估计各个反向散射设备的信道；传统用户利用接收的导频信号来估计其下行信道。在全双工通信模式下，接入点发送下行数据信号，传统用户利用估计的下行信道进行信号接收检测，反向散射设备根据信息比特选择反向散射系数进行反向散射，接入点检测反向散射设备的信号。本发明可用于多种低功耗物联网通信场景，具有较高的实用性。

技术领域

本发明属于通信技术领域，涉及一种适用于绿色物联网应用的全双工环境反向散射通信系统、传输方法及资源分配方法。

背景技术

物联网是5G和未来移动通信系统的重要应用场景，各种物联网设备通常在能源、成本和复杂度等方面有严格要求。传统的反向散射通信系统，如射频识别(RFID)系统，是通过阅读器(Reader)产生并发送射频正弦载波给附近的反向散射设备(Tag)提供能量并承载反向散射设备信息回传给阅读器。反向散射设备电路通常比较简单且是无源的，因此其处理能力有限。RFID阅读器发送正弦载波给反向散射设备，反向散射设备接收到的信号一部分用于能量收集来满足反向散射设备电路的正常工作，另一部分用于反向散射，以把反向散射设备的信息传输给阅读器。由于阅读器需要生成专用的射频正弦载波，这种传统的反向散射通信系统需要消耗较高的能量，且能效较低。

环境反向散射通信系统使得反向散射设备能够在周围环境中的射频载波上调制其信息符号，而无需使用复杂且耗电的专用射频载波发射器。现有环境反向散射通信系统中，反向散射接收机由于受到来自环境射频信号源的强之间链路干扰，通信速率低且距离非常受限。

由于现有的无线通信系统，如4G蜂窝系统、无线局域网、数字视频广播等，广泛使用正交频分复用(OFDM)技术作为下行传输技术，本发明仅涉及利用环境中的OFDM射频信号作为载波来实现环境反向散射通信。

发明内容

本发明的主要内容是提出一种全双工环境反向散射通信系统、传输方法及资源分配优化方法，来解决反向散射通信系统能耗高和速率低的问题。

本发明采用的技术方案为：

全双工环境反向散射通信系统，包括一个全双工型接入点，一个或多个传统用户和多个反向散射设备；其中，

所述接入点配置一根或者多根天线用于信号的发送和接收，接入点包括信道估计和全双工反向散射通信两种模式：

在信道估计模式下，接入点发送下行导频信号，反向散射设备以固定反向散射系数进行反向散射，接入点再估计反向散射设备的信道；同时，传统用户利用接收的导频信号来估计其下行信道；

在全双工反向散射通信模式下，接入点发送下行数据信号，传统用户利用估计的下行信道进行接收信号检测，反向散射设备根据信息比特选择不同的反向散射系数进行反向散射，接入点进行自干扰消除并检测反向散射设备的信号。

具体的，所述接入点具备利用两根天线在同一时间同一频率分别进行信息发送和接收的能力，或用一根天线和收发通道隔离器件实现在同一时间同一频率进行信息发送和接收的能力。

进一步的，所述反向散射设备通过可控的切换负载阻抗来调制其接收到的环境OFDM载波，以改变其反向散射信号的幅度和/或相位。

全双工环境反向散射通信的传输方法，包括以下步骤：

S11.接入点发送OFDM导频信号；

S12.反向散射设备对接收导频信号进行反向散射，传统用户接收导频信号并估计其信道；

S13.接入点接收反向散射的导频信号，进行自干扰消除并估计多个设备的反向散射信道；