智能反射面增强的全双工环境反向散射通信系统波束成形算法

当前传统环境反向散射通信存在双重衰落、障碍物阻挡和网络容量有限的问题。智能反射面(RIS)作为6G的关键候选技术因能够主动改善信号传输质量、提升通信系统传输性能而备受关注。为此,该文将RIS与全双工技术引入到环境反向散射通信系统,研究了考虑硬件损伤与RIS离散相移的RIS增强全双工环境反向散射通信系统波束成形算法。首先,考虑反射节点最小能量收集与服务质量约束、功率站最大发射功率约束和RIS相移约束,建立了总发射功率最小的波束成形优化问题。然后,利用交替优化、半正定松弛、变量替换、半正定规划将原非凸问题转化成可求解的凸优化问题。最后,仿真结果表明,所提算法比传统波束成形方法平均功耗降低了7.8%。

基于NOMA的共生反向散射通信的性能分析

非正交多址接入和环境反向散射通信是提高无线通信系统频谱效率的关键技术.针对能量受限问题,提出了一种基于瑞利衰落信道的下行非正交多址接入多路传输的共生反向散射通信系统.该系统由1个源节点S、1个反向散射设备BD和1个目的节点D组成.考虑到实际的非线性能量收集模型,在满足反射设备的能量因果约束的情况下,采用了一种最优动态反射系数以最大化反向散射信号的功率,推导了该系统中断概率的解析表达式,通过仿真验证了理论推导的正确性.仿真结果表明,反射设备电路的自身损耗对系统中断性能有重要影响.此外,通过仿真对比分析了基于非正交多址的共生反向散射通信系统和基于正交多址的共生反向散射通信系统性能,结果表明基于非正交多址的共生反向散射通信系统具有更好的中断性能.

环境反向散射辅助NOMA网络的隐蔽性能分析

物联网(Internet of Things, IoT)的广泛应用使得设备使用量不断增加,随之而来的传输安全和能源消耗问题成为关注的重点。为实现绿色通信以及增强通信的安全性,提出了环境反向散射通信(Ambient Backscatter Communication, AmBC)辅助非正交多址接入(Non-Orthogonal Multiple Access, NOMA)系统的隐蔽通信传输方案,其中射频源通过直接链路和反射链路向隐蔽用户和公共用户发送信息。考虑了发射功率随机化来干扰射频源附近的监测者检测隐蔽通信行为。为了评估系统的性能,推导出监测者的最佳检测阈值和最小检测错误概率的闭式表达式;计算了用户的中断概率(Outage Probabilities, OPs)闭式解;提出了在满足隐蔽性和可靠性约束条件下最大化有效隐蔽率(Effective Covert Rate, ECR)的功率分配系数方案。仿真结果表明,通过优化功率分配系数,系统最大ECR存在并随发射功率的增大逐渐趋于定值。

基于BPSK调制的多通道环境反向散射通信系统

电力通信环境条件特殊,常常与传统无线通信技术存在一定差距,因此寻找一种适合电力通信环境的新型通信技术是电力通信研究领域的重要课题之一。该背景下,研究了一种基于二进制相移键控(Binary Phase Shift Keying,BPSK)的新型多通道环境反向散射通信系统。首先介绍反向散射通信技术,其次对系统的设计和实现进行概述,最后进行建模总结,得出反向散射技术是一种新型的无源射频通信技术,可以在无须附加能源的情况下进行数据传输。该技术已经被应用到物联网、能源管理及电力监测等领域,也受到了学术界和工业界的广泛关注。

UAV辅助的反向散射通信系统的安全性能分析

环境反向散射通信(AmBC)技术是6G物联网的关键技术之一,能够实现低功耗、低成本、易部署的“绿色”通信。与灵活部署的无人机(UAV)相结合,可以解决地面射频(RF)源覆盖有限的问题。本文研究了一种存在被动窃听器的UAV辅助AmBC网络的安全性能。具体而言,UAV被用作空中基站为孤立的地面用户提供服务,AmBC标签借助UAV的RF信号向其相关联的接收机传输信息。为了表征该系统的性能,采用高斯-切比雪夫求积方法分别推导了空地链路和反向散射链路的安全中断概率的闭式表达式。蒙特卡罗仿真验证了分析结果的正确性和有效性。

面向无源物联网的环境反向散射通信技术

环境反向散射通信技术具有低功耗和低成本的特征,是支撑无源物联网的核心使能技术之一。首先介绍了环境反向散射通信技术的基本概念和国内外研究现状,然后在深入分析环境反向散射通信技术与RFID技术区别的基础上,详细描述了环境反向散射通信系统面临的技术难点,包括检测时延长、误码率高、传输速率低以及通信距离短,进而提出了一系列潜在的解决方法,最后对环境反向散射通信的未来研究方向进行了展望。

环境反向散射通信技术概述及应用展望

简要介绍AmBC(环境反向散射通信技术)的起源和特性,包括其通信系统架构和优缺点分析等。在此基础上,介绍有希望率先规模化应用的几种Wi-Fi(无线连接)环境反向散射通信技术。通过案例详细阐述环境反向散射通信技术在室内导航及定位、智慧医院和智慧城市建设中的应用,对环境反向散射通信技术的未来应用前景做一定展望。

基于环境反向散射的无源窗口报警装置设计

环境反向散射技术对于解决现阶段物联网发展中无源供电与无线通信两大技术难题有着重大意义。将此技术应用于家用报警场景,通过将此技术应用于为窗口报警装置的供电中,可以将环境中的射频信号作为能量供给来源,实现设备无源工作,避免了对电源的依赖性。同时也可以将此技术应用于为窗口报警装置各单元间的通信中,将环境中的射频信号作为载波并通过反向散射的方式来实现各单元间的无线通信。从而将供电与通信两种功能合二为一,减小产品尺寸,增强报警装置隐蔽性。

无源物联网通信研究进展与演进思考

无源物联网是产业数字化转型升级的基础性使能技术,近年来,射频识别等无源物联网通信技术以其低成本、零功耗、易部署等优势被广泛应用于资产管理领域。在此背景下,介绍了无源物联网通信技术最新研究进展,详细分析了潜在演进趋势,深入思考无源物联网通信技术的发展瓶颈及技术挑战,并提出与蜂窝网络深度融合的新型无源物联网通信解决方案与关键技术研究方向,希望能为无源物联网通信技术发展提供新的思路。

基于MSP430的无源无线通信系统的研究与实现

环境反向散射技术是一种全新的通信方式,设备之间通过反向散射环境中的射频信号进行通信。文中设计的无源无线通信系统将环境中的射频信号作为唯一的能量源和信号源,利用环境反向散射技术实现无源设备之间的无线通信。该系统能够很好地解决为数量巨大、体积微小的微型嵌入式设备网络供电和通信的问题,从根本上摆脱了对电源和电线的依赖,使得微型嵌入式设备间的通信成本和维护成本几乎为零。文中针对如何提高无源无线通信系统的能量收集效率、通信速率和通信距离进行了深入研究,优化了5级电荷泵升压整流电路,基于超低功耗多天线解码算法设计了环境电磁波能量收集模块、无源发射器和无源接收器。实验测试结果表明,无源无线通信系统的通信速度能达到50 Kb/s,通信距离提高到1.8 m。

6G关键技术及其面临的挑战

6G及未来的通信系统网络将满足一个世界性完全连接的要求,革命性的技术方案预计将推动快速增长的智能设备和服务应用。针对实现6G互联互通目标的重大技术应用进行深入的相关主题研究,包括在太赫兹波段与更广泛的网络操作实现通信、智能通信环境、人工智能、网络自动化、环境反向散射通信、用立方体卫星和无人机实现的卫星物联网、无蜂窝大规模MIMO通信等,并讨论技术应用可能面临的问题挑战。

环境反向散射通信辅助CR-WPCNs的中继传输

为了提高覆盖式认知无线供电通信网络(CR-WPCNs)的性能,将环境反向散射通信技术引入该网络中,以提高认知系统的吞吐量。在基于环境反向散射通信的CR-WPCNs中,考虑到认知发射机的传输距离有限,提出了一种基于非正交多址接入和能量收集的中继传输方案,以提高认知系统的通信范围和吞吐量。在信道处于忙碌状态时,需要考虑认知发射机进行环境反向散射通信和认知发射机及中继器进行能量收集的时间资源分配;在信道处于空闲状态时,需要考虑认知发射机和中继器利用收集到的能量分别进行有源数据传输的时间资源分配。将上述资源分配问题建模为一个吞吐量最大化问题,并利用拉格朗日乘子迭代算法进行求解。仿真结果表明,所提方案可以显著地提高认知系统的吞吐量。

面向6G物联网的主被动互惠传输关键技术

大规模机器类通信(mMTC,massive machine-type communication)被列为5G网络的三大应用场景之一,但真正成熟的万物互联需要到未来6G网络才能实现。6G物联网将同时提供高速率、低时延、高可靠、大连接等全方位服务,实现深度沉浸式泛在连接。首先,展望了6G技术和6G物联网的技术挑战,总结了现有物联网的物理层传输技术。然后,重点介绍和讨论了一类新型的面向6G物联网的主被动互惠传输技术,为6G物联网传输提供一种新的解决方案和实现途径。最后,讨论了在6G物联网主被动互惠传输方面具有重要意义的研究方向。

无源射频识别传感技术(Passive RFID)简介

无源射频识别传感技术通过收发天线等作为感知单元接收阅读器发送的连续电磁波,当天线周围环境(如应变、温度、湿度等)发生变化时,天线电磁场分布、输入阻抗和增益等近远场参量也会相应发生变化。收发天线兼具传感与通信功能,通过电磁反向散射耦合的方式进行信息传递,实现传感器的无源与数据无线通信。