[发明专利]一种用于环境反向散射通信系统的信号接收方法

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，涉及一种用于环境反向散射通信系统的信号接收方法。

背景技术

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临近的标签(Tag)提供能量并承载标签信息回传给阅读器。标签电路通常比较简单且是无源的，因此其处理能力有限。如图1所示，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。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。

发明内容

为了解决传统反向散射通信系统高消耗、低能效的问题，本发明提出了一种利用周围环境中的信号作为载波的环境反向散射通信系统。由于现在的无线通信广泛的使用OFDM调制，比如WiFi和DVB，所以本发明以环境中的OFDM信号作为载波来实现环境反向散射通信，并提出了实现反向散射通信的接收机设计方，本发明考虑多个标签基于环境中的OFDM信号实现反向散射通信的场景。

本发明的技术方案是：

一种用于环境反向散射通信系统的信号接收方法，所述环境反向散射通信系统为利用周围环境中的信号作为载波的反向散射通信系统，该反向散射通信系统的信号源包括射频源和多个标签，其特征在于，包括以下步骤：

a.信号发送：信号源由射频源和多个标签组成；其中标签是由射频源供电，且标签发送的信号是来自于射频源的信号作为载波进行调制的，标签包括反向散射天线；

b.信号接收：采用联合接收机接收射频源的信号s和多个标签的反向散射信号c_k，下标k为标签的编号；

c.信号检测：对联合接收机接收到的信号进行检测。

假设一共有K个标签，则步骤b中联合接收机接收到的信号为如下公式1：

其中，y指的是联合接收机接收到的信号，s指的是射频源信号，c_k是第k个标签要发送的信号，OFDM的子载波数为N个，指的是射频源信号的功率，W指的是N维傅里叶变换矩阵，元素为并且，，α是标签的反射系数，是第k个标签到联合接收机的信道响应，u(n)服从功率为σ²的循环对称复高斯分布，即，u(n)与信号s和独立；

采用最大似然检测算法对接收到的信号进行检测：

通过如下公式2获取检测值：

其中为射频源信号s(n)所有元素的集合，设s(n)为四进制相移键控调制下的信号，则为标签信号c_k所有元素的集合。

采用干扰抵消检测算法对接收到的信号进行检测：

c1.联合接收机检测射频源信号s(n)：

将标签信号当成干扰信号，通过如下公式3获得射频源信号s(n)：

为射频源信号s(n)所有元素的集合；

c2.联合接收机检测标签信号c_k：

接收端在接收信号之后对接收信号进行FFT变换，接收信号处理后表示为如下公式4：

一个OFDM符号周期内的比特可以描述为：

从经过处理的接收信号z(n)中减去直接链路干扰，得到中间信号v(n)如下公式5：

公式5可描述为如下公式6：

其中，

联合接收机使用最小均方误差检测器处理中间信号，最小均方误差的解码矩阵为如下公式7：

其中，P_s＝1；

经过最小均方误差后，可得：

其中K个标签信号可以通过如下公式8估计出来：

其中为标签信号c(n)所有元素的集合；

c3.重新估计射频源信号s(n)：

将联合接收机的接收信号表示为如下公式9：

其中，在步骤c2估计出了标签信号，估计出的标签信号可以当成信道信息帮助估计出一个更加准确的射频源信号，令s(n)，通过如下公式10估计出射频源信号：

本发明的有益效果为，与传统反向散射通信系统相比，本发明提供了环境中OFDM载波的多标签反向散射通信的信号接收方法。

附图说明

图1示出了传统射频识别系统的系统框图；

图2示出了本发明传统通信系统和环境反向散射通信系统的系统框图；