[发明专利]一种多天线背向散射标签的通信方法及系统

说明书

本发明公开了一种多天线背向散射标签的通信方法及系统，方法包括以下步骤：S1、将激励源信号发送到多天线标签和阅读器上；S2、多天线标签对入射的激励源信号和标签信息进行空间‑背向散射联合调制，得到标签反射信号；S3、阅读器接收标签反射信号和激励源信号的叠加信号，并通过对所述叠加信号进行联合信号检测分别恢复激励源信号和标签信息。通过在多天线标签中对入射的激励源信号和标签信息进行空间‑背向散射联合调制，在每一时隙根据标签信息中的标签天线索引选择多天线标签中的一根标签天线工作，避免多天线标签中的标签天线间存在空间耦合，使得天线之间间距可小于源信号半波长，减小了多天线标签的尺寸，同时也大大提高了通信性能。

技术领域

本发明属于多天线及无线通信领域，更具体地，涉及一种多天线背向散射标签的通信方法及系统。

背景技术

背向散射通信是一种微瓦级别的超低功耗无线通信技术。其中，背向散射标签仅利用环境中的射频信号，比如Wi-Fi信号、电视信号等完成信息的传输，并不需要主动射频信号传输，是一种无源通信过程。因此，被学术界和工业界视为实现物联网大规模部署的关键技术。相对于传统的射频识别通信(Radio Frequency Identification，RFID)，背向散射通信不需要专用的信号激励源设备，因此更易于部署。随着物联网业务不断发展，传输数据逐渐密集，对于更高的数据速率和更强的可靠性的需求给背向散射通信标签通信性能带来了新的挑战。现有的背向散射标签的通信方法及系统都是采用单天线标签来进行信息传输的，由于多天线技术在现有无线射频通信中可以带来速率更快、可靠性更强的信息传输，因此多天线背向散射标签的通信方法及系统具有很高的研究价值。

目前尽管人们已经尝试使用基于多天线技术来提高RFID标签的通信性能，但是在RFID通信系统需要特定的激励源发送已知的激励源信号，然而在背向散射通信系统的阅读器端，激励源信号是未知的。并且背向散射标签电路受到形状大小、成本的限制，而大多数多天线技术，比如分集技术、空时编码调制技术等要求天线间保持精准的时间同步并且天线间的间距大于射频信号的半波长来避免天线耦合干扰问题，从而导致多天线背向散射标签体积大、成本高的问题，故现有的适应用于RFID的多天线的调制方法并不适用于多天线背向散射标签的通信中。

综上所述，提出一种体积小、成本低多天线背向散射标签的通信方法及系统是亟需解决的问题。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提出一种多天线背向散射标签的通信方法及系统，旨在解决现有的基于多天线技术的通信方法由于所需天线间的间距大于射频信号半波长而导致的天线背向散射标签体积较大的问题。

为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种多天线背向散射标签的通信方法，包括以下步骤：

S1、将激励源信号发送到多天线标签和阅读器上；

S2、在多天线标签上对入射的激励源信号和标签信息进行空间-背向散射联合调制，得到标签反射信号；

S3、阅读器接收标签反射信号和激励源信号的叠加信号，并通过对叠加信号进行联合信号检测分别恢复激励源信号和标签信息。

进一步优选的，步骤S2所述的空间-背向散射联合调制方法包括以下步骤：

S21、根据多天线标签的天线数量和标签调制方式的调制阶数将标签信息比特分为天线索引序列和传输比特序列，并分别映射为空间星座点和信号星座点，完成对标签信息的空间调制；

S22、在每一个时隙，根据天线索引序列选取对应的标签天线对激励源信号进行背向散射调制，得到标签反射信号。

进一步优选地，天线索引序列的比特数log₂(L)，传输比特序列的比特数为log₂(M_mod)，其中，L为多天线标签的标签天线数量，M_mod为标签调制方式的调制阶数。