一种跨频率的反向散射通信方法及系统

本发明属于无线网络当中无源通信领域，尤其涉及一种跨频率的反向散射通信方法及系统。

背景技术：

1、频率切换是射频系统的重要能力，能够使得无线设备根据当前信道环境、干扰情况、传输要求来自适应的调整工作频段，比如wi-fi路由器支持2.4ghz和5ghz的双工作频段，同样的lora设备也支持在不同的ism频段下工作。频率切换能力能够增强无线设备的抗干扰能力和频谱利用率。

2、与主动设备相比，无源的被动设备即反向散射系统也应该具备频谱切换能力，比如反向散射系统能够在不同的频段实现跳频。现有的反向散射系统存在以下的局限性。首先，当前的反向散射系统要求标签的反射频率和载波频率相同，当载波频率改变后，标签将无法反射载波信号；其次，如果标签能够产生一个高频调制信号，那么标签就可以将反射信号搬移到另一个与载波完全不同的频段上，但是产生高频调制信号需要消耗大量的能耗，现有方法只能产生几十mhz的信道搬移，而无法实现几百mhz甚至ghz的频谱切换。

技术实现思路

1、本发明目的在于针对现有技术的不足，提出一种跨频率的反向散射通信方法，实现载波信号、调制信号、反射信号在不同的频段，能够提升无源通信的抗干扰能力，并提高频谱效率。

2、本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种跨频率的反向散射通信方法，该方法包括以下步骤：

3、(1)基于隧道二极管的负阻抗特性，使得无源标签的电路产生自振荡，产生调制信号；

4、(2)生成载波信号；

5、(3)无源标签产生的调制信号与载波信号发生混频，从而产生反射信号，使得反射信号、调制信号和载波信号不在同一个频段上，支持跨频率的反向散射通信。

6、进一步地，步骤(1)中，基于隧道二极管的非线性，无源标签除了能够产生基带调制信号，还能够产生两个谐波频率上的调制信号。

7、进一步地，步骤(2)中，利用软件无线电平台发送载波信号。

8、进一步地，步骤(3)中，混频过程为：

9、

10、其中，sb(t)为反射信号，sc(t)为载波信号，sm(t)为调制信号，fc和fm分别是载波信号和调制信号的频率，根据上述公式，反射信号能够出现在fc，fm，fc±fm的频段上。

11、进一步地，步骤(3)中，采用矢量网络分析仪分析无源标签的阻抗特性，采用频谱分析仪观察反射频率的频段。

12、另一方面，本发明还公开了一种跨频率的反向散射通信系统，该系统包括发送端、标签端和接收端；

13、所述发送端用于生成载波信号；

14、所述标签端用于基于隧道二极管的负阻抗特性，使得无源标签的电路产生自振荡，产生调制信号；

15、所述接收端用于基于无源标签产生的调制信号与载波信号发生混频，从而产生反射信号，使得接收端的反射信号、标签端的调制信号和发送端的载波信号不在同一个频段上，支持跨频率的反向散射通信。

16、进一步地，发送端利用开关键控ook调制信息来通知标签端合成调制信号的频段以及开始进行反射的时间；标签端的无源标签监听信道，通过包络检波器解调并解码来自发送端的ook控制信息；当有多个无源标签时，发送端给不同的无源标签分配不同的时隙，无源标签采用时分复用tdma反射载波信号。

17、进一步地，基于隧道二极管的非线性，无源标签除了能够产生基带调制信号，还能够产生两个谐波频率上的调制信号。

18、进一步地，混频过程为：

19、

20、其中，sb(t)为反射信号，sc(t)为载波信号，sm(t)为调制信号，fc和fm分别是载波信号和调制信号的频率，根据上述公式，反射信号能够出现在fc，fm，fc±fm的频段上。

21、进一步地，采用矢量网络分析仪分析无源标签的阻抗特性，采用频谱分析仪观察反射频率的频段。

22、本发明的有益效果：本发明设计与实现一种跨频率的反向散射通信方法。利用隧道二极管在标签端低功耗的生成调制信号，根据混频原理，将载波信号反射给频段完全不同的接收端进行接收，可以实现载波信号、调制信号、反射信号在不同的频段，提升无源通信的抗干扰能力，并提高频谱效率。

技术特征：

1.一种跨频率的反向散射通信方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种跨频率的反向散射通信方法，其特征在于，步骤(1)中，基于隧道二极管的非线性，无源标签除了能够产生基带调制信号，还能够产生两个谐波频率上的调制信号。

3.根据权利要求1所述的一种跨频率的反向散射通信方法，其特征在于，步骤(2)中，利用软件无线电平台发送载波信号。

4.根据权利要求1所述的一种跨频率的反向散射通信方法，其特征在于，步骤(3)中，混频过程为：

5.根据权利要求1所述的一种跨频率的反向散射通信方法，其特征在于，步骤(3)中，采用矢量网络分析仪分析无源标签的阻抗特性，采用频谱分析仪观察反射频率的频段。

6.一种跨频率的反向散射通信系统，其特征在于，该系统包括发送端、标签端和接收端；

7.根据权利要求6所述的一种跨频率的反向散射通信系统，其特征在于，发送端利用开关键控ook调制信息来通知标签端合成调制信号的频段以及开始进行反射的时间；标签端的无源标签监听信道，通过包络检波器解调并解码来自发送端的ook控制信息；当有多个无源标签时，发送端给不同的无源标签分配不同的时隙，无源标签采用时分复用tdma反射载波信号。

8.根据权利要求6所述的一种跨频率的反向散射通信系统，其特征在于，基于隧道二极管的非线性，无源标签除了能够产生基带调制信号，还能够产生两个谐波频率上的调制信号。

9.根据权利要求6所述的一种跨频率的反向散射通信系统，其特征在于，混频过程为：

10.根据权利要求6所述的一种跨频率的反向散射通信系统，其特征在于，采用矢量网络分析仪分析无源标签的阻抗特性，采用频谱分析仪观察反射频率的频段。

技术总结本发明公开了一种跨频率的反向散射通信方法及系统，包括发送端、标签端和接收端；所述发送端用于生成载波信号；所述标签端用于基于隧道二极管的负阻抗特性，使得无源标签的电路产生自振荡，产生调制信号；所述接收端用于基于无源标签产生的调制信号与载波信号发生混频，从而产生反射信号，使得接收端的反射信号、标签端的调制信号和发送端的载波信号不在同一个频段上，支持跨频率的反向散射通信。本发明设利用隧道二极管在标签端低功耗的生成调制信号，根据混频原理，将载波信号反射给频段完全不同的接收端进行接收，可以实现载波信号、调制信号、反射信号在不同的频段，提升无源通信的抗干扰能力，并提高频谱效率。技术研发人员：郭秀珍,舒元超,顾超杰,陈积明,贺诗波受保护的技术使用者：浙江大学技术研发日：技术公布日：2024/9/12