[发明专利]无源反向散射通信信道的参数估计方法

权利要求书

1.一种无源反向散射通信信道的参数估计方法，其特征在于，

所述方法包括以下步骤：

步骤S1、定义RF信号源与读写器之间的信道参数为h，读写器与标签之间的信道参数为g，标签与RF信号源之间的信道参数为f；其中信道参数g为常数，信道参数h和信道参数f均为慢衰落信道，分别服从零均值的高斯分布：h～N(0，N_h)，f～N(0，N_f)，其中N_h代表信道参数h的方差，N_f代表信道参数f的方差；

步骤S2、定义RF信号源发送的BPSK信号为x(n)，x(n)有两种取值，分别为其中P_s为RF信号源的发送功率；定义B(n)为标签传递的二进制信息，标签反射时B(n)＝1，标签不反射时B(n)＝0；读写器接收端的接收信号y(n)表示为：

其中w(n)为噪声，服从零均值的高斯分布，方差为N_w，η表示x(n)在标签内部的衰减系数；

当B(n)＝0时，标签保持静默，读写器可根据单参数单隐藏变量的EM算法估计得出信道参数h的模值

当B(n)＝1时，标签与读写器之间的复合信道参数为μ，服从零均值，方差为N_μ的高斯分布：μ～N(0，N_μ)，其中N_μ＝N_h+σ²N_f，μ表示为：

μ＝h+σf (2)

其中σ＝ηg；

则将读写器接收端的接收信号y(n)简化为：

y(n)＝θ_mx(n)+w(n),m＝1,2 (3)

其中θ_m代表标签不同反射状态下的两种信道参数h和μ；

步骤S3、定义迭代计数器n＝0，通过读写器接收端接收信号y(n)的模值与发送功率P_s粗略估计信道参数θ₁、θ₂的范围，进而根据信道参数θ₁、θ₂的范围确定迭代初值；

先定义如下变量q：

迭代初值的形式如下所示：

θ₁⁽⁰⁾＝q-ε,0<ε<q (12)

θ₂⁽⁰⁾＝q+ε,0<ε<q (13)

其中∈表示初值在q上的增量；

当在低信噪比的情况下，直接运用公式(12)、(13)设置迭代初值；当信噪比升高时，通过缩小∈的范围来刨除噪声的影响，当发送功率P_s满足以下条件时：

将∈的取值范围缩小到如下范围：

步骤S4、引入两个变量S_j和Q_j(i)分析读写器接收端接收信号y(n)中存在的两种隐藏变量x(n)与B(n)，其中S_j代表两种隐藏变量取值的两两组合，j＝1，2，3，4，Q_j(i)代表在已知接收信号y(i)的情况下，S_j发生的概率；

步骤S5、根据EM算法推导出Q_j(i)的表达式，具体如下所示：

其中，f(y(i)|S_i；θ_m)表示在已知S_i的情况下，y(i)的概率密度函数，p(S_i)表示每种S_i可能发生的概率，x_k表示在某一时刻n的发送信号，k＝a或b，e表示自然对数的底，i＝1，2，…N；

同理可得：

步骤S6、利用Jesen不等式，计算读写器接收端接收信号y(n)的似然函数的下界

接下来，把标签在不同反射状态下的信道参数θ₁、θ₂看成似然函数的下界的变量，分别对信道参数θ₁、θ₂求偏导，得到下一次迭代过程的信道参数取值，如下所示：

然后判断似然函数的下界是否收敛，是否满足收敛条件其中τ为任意大于0的常数，代表迭代算法的精度；若不满足收敛条件，则更新迭代计数器，n＝n+1，重复步骤S5-S6；若满足收敛条件，则得出信道参数的估计值：

步骤S7、计算与最终判断出：与模值距离更近的估计值为信道参数h的估计值，则另一个为信道参数μ的估计值。

2.如权利要求1所述的无源反向散射通信信道的参数估计方法，其特征在于，步骤S4中，S_j与两个隐藏变量x(n)与B(n)的对应情况具体为：

当j＝1，m＝1时，x(n)的取值为x_a；

当j＝2，m＝1时，x(n)的取值为x_b；

当j＝3，m＝2时，x(n)的取值为x_a；

当j＝4，m＝2时，x(n)的取值为x_b。