[发明专利]一种基于准正交空时分组码的反向散射通信系统

说明书

本发明公开了一种基于准正交空时分组码的反向散射通信系统，包括：步骤一：在标签(Tag)端，根据准正交空时分组码的编码矩阵对所需传输的码字进行编码；步骤二：在标签(Tag)端，根据编码之后的码字将不同的幅度和相位信息调制到环境中的射频载波上并通过不同的天线反射出去；步骤三：在接收(Reader)端，根据信道信息和预先所选取的编码矩阵，对多个天线接收到的信号进行最大比值合并，最后进行最大似然译码。本发明的优点是：反向散射通信系统中，通过增加标签端的发射天线数量，可以提高通信系统容量，并且在标签端天线数量大于2时，可以保证传输码率为1。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种基于准正交空时分组码的反向散射通信系统。

背景技术

无源反向散射技术是2013年被提出的一项新型的无线通信技术。该技术是通过反向散射环境中普遍存在的无线电信号(如广播信号、WIFI信号等)，达到能量采集和信号传输的目的。无源反向散射技术可以使设备拜托对电池的依赖，同时无需积极的射频器件，大大降低了设备成本，被认为是物联网突破瓶颈进入迅猛发展的重要推动力量。

为进一步在多径环境下提升反向散射的通信性能，一个有效的方法是在反向散射系统中使用MIMO技术。空时编码是MIMO系统中的核心技术之一，它能够将发射分集和接收分集结合起来，有效地增加系统容量。空时分组码(STBC)是空时编码的一种，它利用编码矩阵特有的正交性，在接收端使用最大似然译码可以大幅降低译码的复杂度。根据编码矩阵的正交性，空时分组码又可分为正交空时分组码和准正交空时分组码。

在现有反向散射系统中，通常使用正交空时分组码对传输码字进行编码。但根据研究发现，当标签端天线大于2时，并不存在传输码率等于1的复正交空时分组码，并且码率最大仅为3/4。对于通信系统来说，通信速率的下降是不能容忍的。解决上述问题的意义：对于基于反向散射的MIMO通信系统，当标签端天线数大于2，保证传输码率为1。

发明内容

发明目的：针对上述问题，本发明的目的是提供一种基于准正交空时分组码的反向散射通信系统，当标签发射天线大于2时，传输码率为1。

技术方案：一种基于准正交空时分组码的反向散射通信系统，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：在标签(Tag)端，根据准正交空时分组码的编码矩阵对所需传输的码字进行编码；

步骤二：在标签(Tag)端，根据编码之后的码字将不同的幅度和相位信息调制到环境中的射频载波上并通过不同的天线反射出去；

步骤三：在接收(Reader)端，根据信道信息和预先所选取的编码矩阵，对多个天线接收到的信号进行最大比值合并，最后进行最大似然译码。

进一步的，所述步骤一中的准正交空时分组码的编码矩阵具体形式为：每一列向量间并不是彼此相互正交的，但存在两列元素相互正交，包括但不限于Jafarkhani准正交空时分组码、Sharma-Papadias准正交空时分组码、TBH准正交空时分组码、Papadias-Fochini准正交空时分组码；

所述标签(Tag)端4根发射天线，所述接收(Reader)端2根接收天线，使用Jafarkhani准正交空时分组码时，标签端编码矩阵S为：

其中，(x₁,x₂,x₃,x₄)是4个需要传输的码字，编码矩阵中，每一行代表一个时隙，每一列代表一根天线在不同时隙中所需要发送的码字。

进一步的，所述步骤二将不同的幅度和相位信息调制到载波的方法为：根据所要传输的码字，通过控制器控制射频开关接入不同的阻抗，实现不同相位和幅度的调制。