后向散射通信的动态帧和充电时长调整策略

针对后向散射通信广泛采用的EPC Gen2协议在传输大量数据时效率较低,且不能很好适应能量捕获条件和信道质量变化的问题,首先对EPC Gen2协议原有流程进行了优化,采用突发传输减少空闲等待时隙,引入纠删码减少确认帧等待时延;接着,推导了特定能量捕获条件和信道条件下的有效吞吐量表达式,归纳出有效吞吐量最大化问题,通过穷举法得到帧长、编码冗余度和充电时间理论最优值;然后,提出一种动态帧和充电时间在线调整策略,在运行时根据阅读器端的吞吐量测量反馈调整帧长及编码冗余度,控制充电时间,并设计了相应的数据帧和确认帧格式;最后,为验证本文方法的有效性,设置了不同能量捕获条件和信噪比条件,通过仿真得到本文所提方法采用的帧长、编码冗余度、达到的有效吞吐量和消耗的能量,与EPC Gen2协议固定帧长方案和通过数值分析得到的理论最优值进行了比较。仿真结果表明,本文所提方法相比EPC Gen2协议固定帧长方案能显著提高有效吞吐量,且吞吐量性能接近理论最优值。可见,本文对协议流程的优化及动态调整帧长及编码冗余度的策略在改善系统吞吐量性能方面是有效的。

基于扩频的汽车雷达后向散射通信系统研究

汽车雷达是自动驾驶车辆不可或缺的传感器。随着智能交通技术和车路协同技术的发展,通过后向散射通信技术,为前向防撞雷达增加路旁交通标志的标签识别功能将具有重要的应用价值。本文针对标签后向散射信号能量弱,易受车辆目标回波、杂波和噪声的影响,在传统汽车防撞雷达的基础上提出一种基于扩频编码的调频连续波雷达后向散射通信系统。系统将直接序列扩频技术引入到标签的后向散射调制中,利用接收解扩处理产生的扩频增益增强标签后向散射信号,从而达到标签目标检测和信息提取的目的。仿真结果表明,该系统能够区分车辆和标签目标,准确识别标签信息。扩频编码技术的引入大大降低了系统误码率,提高了系统稳定性和可靠性。

后向散射辅助无线供能网络中的节点间高吞吐量通信方案

本文研究后向散射辅助无线供能网络中两个边缘节点到一个中继节点的信息传输,节点可工作于后向散射模式和主动通信模式。引入后向散射该辅助功能有助于节点吞吐量提高,但也使通信方案设计更加复杂。提出了由节点后向散射/能量传输阶段和节点主动通信阶段构成的方案。接着,将最大化总吞吐量问题建模为非线性优化问题,并证明其凸特性。最后,基于后向散射时长与节点能量捕获时长阈值的关系,将该问题分解为多个仅需优化后向散射时长的子问题,并设计高效的两层黄金分割搜索算法来求解子问题。基于子问题的最优解来得到原问题的最优解。仿真结果表明,与纯主动通信方案和纯后向散射通信方案比,所提出的方案能有效地提高吞吐量。

基于信道状态信息的后向散射信号检测

为了实现Wi Fi环境后向散射系统中后向散射信号的检测,提出了2种检测方案。首先通过对Wi Fi后向散射系统的建模和分析,基于Wi Fi上行链路的IEEE802.11a标准提出了一种常规检测方案;方案在信道估计中,利用接收到的长训练序列和短训练序列以获得信道状态信息,Wi Fi阅读器利用这个信道状态信息通过后向散射标签检测编码数据,从而实现检测功能;为了进一步提高检测阈值的质量,提出了在Wi Fi阅读器上采用多个接收Wi Fi信号的天线的改进检测方案,并通过对多个接收信号进行平均运算以提高接收信号的信噪比,从而进一步提高检测性能。仿真实验结果表明,提出的2种检测方案不仅能够实现对Wi Fi环境后向散射信号的有效检测,而且还增大了检测距离。

基于EPCglobal标准的多标签天线的RFID通信建模

针对采用多标签天线的多输入单输出RFID通信进行了研究。首先,基于超高频RFID传输的EPCglobal标准,建立了RFID通信的传输链路模型,并讨论了2种规格的后向散射数据编码/解码原理;然后,提出了RFID通信的信道模型,并讨论了基于所提出信道模型实现的2种信道结构及其与RFID通信相关的衰落信道模型;最后,提出了实现多标签天线的RFID通信的分集技术和传播模型。仿真结果表明,分集增益不仅与信道模型和采用的编码方案有关,而且与前/后向链路的相关性及信道的空间相关性密切相关,即随着更鲁棒编码方案的采用和传输信道之间空间相关性的增大而减小,随着前/后向链路相关性的增大而增大。