[发明专利]一种反向散射通信系统中多反射设备并行传输的检测方法

说明书

本发明属于通信技术领域，具体涉及一种反向散射通信系统中多反射设备并行传输的检测方法。本发明的方法针对一个接入点和多个反射设备的系统，通过最大期望算法对接收信号进行聚类后，对接收信号的星座点进行分类，最终完成对星座点的聚类；然后根据不同反射设备的位边界处接收信号星座点的跃迁信息，利用FM0编码在位边界处电平跳变的特性，将聚类后的簇按照不同反射设备在位边界处跳变的情况，划分为高电平组和低电平组，再按照对应的划分方式对反射设备的数据进行解码。本发明可以在无需信道状态信息和导频的条件下，实现多个反射设备的并行传输的检测与解码。

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体涉及一种反向散射通信系统中多反射设备并行传输的检测方法。

背景技术

反向散射通信系统是通过阅读器产生并发送射频正弦载波给附近的反向散射设备(后文简称为反射设备)(即标签)提供能量并承载反射设备信息回传给阅读器。其典型代表是RFID技术，RFID阅读器发送正弦载波给标签，标签接收到的信号一部分用于能量收集来满足标签电路的正常工作，另一部分用于反向散射，以把标签的信息传输给阅读器。反向散射通信技术可以使标签摆脱电池的束缚，解决了物联网传感器的能源问题，在未来物联网中发挥重要作用。

现有的反向散射通信系统多标签传输接收机算法存在一些不足。以RFID系统为例，RFID中多标签并行传输时，多个标签之间会发生碰撞。目前主流的处理方法是通过时分多路的方式防止多个标签的碰撞，分为非确定性防碰撞算法和确定性防碰撞算法两个大类。以ALOHA算法为代表的非确定性防碰撞算法的缺点是容易出现标签饥饿现象，以二进制搜索算法为代表的确定性防碰撞算法的缺点是当标签数量较多时，查询树的深度将会非常深，影响阅读器读写速度。并且，无论时确定性防碰撞算法还是确定性防碰撞算法都没有真正实现多个标签的并行传输检测，这限制了系统的吞吐量性能。

发明内容

本发明的主要内容是提出一种反向散射通信系统中多标签并行传输的信号检测方法。

本发明采用的技术方案为：

反向散射通信系统包括一个接入点和多个反射设备，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，接入点发送下行信号或者纯载波信号，反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射设备的信号；其特征在于，所述检测方法包括以下步骤：

S1、接入点发送下行信号；信号形式包括但不限于纯载波信号、OFDM信号、WiFi信号、蜂窝信号、或者其他射频信号；

S2、反射设备进行能量收集，并根据自身携带的信息对接收信号进行反向散射；反射设备的功率反射系数被配置为接入点已知的固定常数，反射设备吸收接入点发射的信号并从中获取能量。反射设备通过不断改变天线阻抗的方式将入射信号以不同的幅度和相位反射回接入点，实现对入射信号的调制，从而达到与接入点通信的目的。系统中的多个反射设备可以同时向接入点反射信号，接入点将从接收到的叠加信号中恢复出各个反射设备的信息；

S3、接入点接收反向散射的信号，进行自干扰消除并检测反射设备的信号：反射设备在数字域和(或)模拟域重构该自干扰信号并将其从接收信号中消除，然后利用机器学习聚类算法和反射设备的编码特征实现对反射设备信息的恢复；具体为：

当M个反射设备同时发送信号时，接入点接收到的信号y(n)为各个反射设备信号的叠加；假设反射设备的信号周期为接入点发射信号的周期的D倍，则接入点第q根接收天线的接收信号为：

其中，p为接入点的发射功率，α_m为第m个反射设备的功率反射系数，f_m,q表示接入点第q根接收天线到第m个反射设备的信道响应，g_m,q表示第m个反射设备到接入点第q根接收天线的信道响应，s(n)表示接入点发送的信号，x_m为第m个反射设备的信号，u_q(n)是功率为σ²的加性高斯噪声；