一种避免盲区效应的实时后向散射方法及系统

本发明属于无线通信，具体涉及一种避免盲区效应的实时后向散射方法及系统。

背景技术：

1、随着无线通信和网络技术的发展，物联网(iot)技术迅速发展，并进入智能物联网时代。基于传统电池供电传感器节点的物联网应用具有较高的生产和维护成本，并且在实现无处不在的通信方面面临巨大挑战。后向散射通信有潜力通过基于无电池传感器标签实现低成本和低功耗传输来应对挑战，近年来已在实际应用中使用。与传统通信不同，反向散射标签通过反向散射周围的电磁波(rf)信号来传输信号，而不是自己发送信号，从而大大降低了能耗。此外，标签还可以收集来自周围环境的rf信号或光的能量，用于基本功能操作，从而实现无电池通信。因此，反向散射通信技术近年来备受关注。

2、最近已有工作提出了反向散射通信系统，利用不同的方法通过反向散射将标签的数据嵌入到周围的rf信号上。在文献“tunnelscatter:low power communication forsensor tags using tunnel diodes”中，反向散射标签中基于隧道二极管振荡器实现，这有助于通过频移键控调制将标签的数据加载到周围的rf信号上。在文献“passive wi-fi:bringing low power to wi-fi transmissions”中，反向散射标签基于fpga设备进行频调移位。在文献“nicscatter:backscatter as a covert channel in mobile devices”中，振幅移位键控被用于促进隐蔽信道中的反向散射通信。在这些系统中，具有幅度调制的反向散射通信系统更具成本效益和能源效益，特别是在物联网应用中的大规模部署。作为一种典型的幅度调制方案，反向散射通信中的电磁开关键控(ook)可以通过简单地将标签的天线开关调节到反射或吸收模式来实现。ook由于其成本低、易于集成和性能好的优点，已经成为许多反向散射系统中使用的基本调制方法之一。

3、尽管在具有ook调制的现有反向散射通信系统中实现了良好的实验性能，但阻碍有效实际应用的限制仍然存在。只有当反向散射标签放置在通信范围内的某些位置时，才能保证这些系统的良好通信性能，当标签位于其他盲区时，性能较差。此外，在这些系统中，盲区占据了通信区域的很大一部分，即使反向散射标签靠近rf信号发射器或接收器，也会看到较差的通信性能。

4、因此，如何克服具有幅度调制的反向散射通信中的盲区问题成为了亟待解决的问题。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种避免盲区效应的实时后向散射方法及系统，该方法首先识别标签，然后调整发射信号束以指向标签，并有效地提高了系统性能，实现了无盲区的全反向散射通信。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

2、本发明提供了一种避免盲区效应的实时后向散射方法，所述实时后向散射方法包括：

3、s1、部署多个天线的发射机、标签和接收机同时处于工作状态；

4、s2、发射机发送发射信号至标签；

5、s3、标签调制所接收的信号并反射信号；

6、s4、接收机接收直射信号和来自标签的反射信号；

7、s5、若接收机能够直接对接收的信号进行正常解码，则接收机将标签的标识id信息反馈给发射机，若接收机无法对接收的信号进行解码，则发射机调整波束方向，直至接收机能够直接对接收的信号进行正常解码，之后接收机将标签的标识id信息反馈给发射机，其中每个标签的标识id信息对应于标签的位置；

8、s6、发射机解码来自接收机反馈的标签的标识id信息，并根据标签的标识id信息实时调整波束。

9、在本发明的一个实施例中，所述发射信号为单频正弦波信号。

10、在本发明的一个实施例中，第m个发射天线阵元所加的权重为：

11、

12、其中，j为纯虚数，为波束的指向，d为相邻天线阵元之间的距离，α为波束指向，λ为波长。

13、本发明还提供一种避免盲区效应的实时后向散射系统，用于实施上述任一项实施例所述的实时后向散射方法，所述实时后向散射系统包括部署有多个天线的发射机、标签和接收机，所述发射机形成直接指向标签的信号波束，接收机接收来自标签的反射信号。

14、在本发明的一个实施例中，发射机、标签和接收机不在一条线上。

15、与现有技术相比，本发明的有益效果有：

16、本发明提供的避免盲区效应的实时后向散射方法及其系统，有效地提高了系统性能，实现了无盲区的全反向散射通信，解决了由于直射路径干扰而引起的标签无法通信的问题。

17、以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。

技术特征：

1.一种避免盲区效应的实时后向散射方法，其特征在于，所述实时后向散射方法包括：

2.根据权利要求1所述的避免盲区效应的实时后向散射方法，其特征在于，所述发射信号为单频正弦波信号。

3.根据权利要求1所述的避免盲区效应的实时后向散射方法，其特征在于，第m个发射天线阵元所加的权重为：

4.一种避免盲区效应的实时后向散射系统，其特征在于，用于实施权利要求1至3任一项所述的实时后向散射方法，所述实时后向散射系统包括部署有多个天线的发射机、标签和接收机，所述发射机形成直接指向标签的信号波束，接收机接收来自标签的反射信号。

5.根据权利要求1所述的避免盲区效应的实时后向散射系统，其特征在于，发射机、标签和接收机不在一条线上。

技术总结本发明公开了一种避免盲区效应的实时后向散射方法及系统，包括：部署多个天线的发射机、标签和接收机同时处于工作状态；发射机发送发射信号至标签；标签调制所接收的信号并反射信号；接收机接收直射信号和来自标签的反射信号；若接收机能够直接对接收的信号进行正常解码，则接收机将标签的标识ID信息反馈给发射机，若接收机无法对接收的信号进行解码，则发射机调整波束方向，直至接收机能够直接对接收的信号进行正常解码，之后接收机将标签的标识ID信息反馈给发射机，其中每个标签的标识ID信息对应于标签的位置；发射机解码来自接收机反馈的标签的标识ID信息，并根据标签的标识ID信息实时调整波束。本发明实现了无盲区的全反向散射通信。技术研发人员：牛进平,王怡瑶,张李,陈劲松,李艳艳,郭艺,贺晨,房鼎益受保护的技术使用者：西北大学技术研发日：技术公布日：2024/7/23