[发明专利]基于BackFi的环境反向散射通信多跳传输方法

说明书

基于BackFi的环境反向散射通信多跳传输方法，多个无线局域网重叠覆盖区域中，存在读写器、多个Tag/传感器、AP等节点，在读写器发出读写命令后，利用重叠覆盖的Wi‑Fi架构将整个网络范围内的所有Tag/传感器进行调度和反射通信。本发明有益效果：与传统方法相比，本发明实现了大规模的Tag/传感器环境反射通信，大幅度提高了系统的吞吐量。

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，具体地说是基于BackFi的环境反向散射通信多跳传输方法。

背景技术

物联网(IoT, Internet of Things)的普及和反向散射技术的发展给人们的日常生活带来了诸多便利，但电子标签与读写器之间通信距离短，大幅度限制了反向散射技术的发展，而环境反向散射技术的提出打破了反向散射技术发展的僵局，打开了物联网的全新领域。

环境反向散射通信系统(ABCS, Ambient Backscatter Communication System)其本质是利用环境中现有的射频信号进行通信，该技术避免了读写器持续发送射频信号等待电子标签的反射信号，节省了读写器的射频能源，与主动式电子标签相比，环境反向散射技术所运用的电子标签无电源，避免繁琐的人工维护与定期电池更换，具有很强的环保性和便捷性。

利用射频信号和空间耦合(电感或电磁耦合)传输特性的反向散射技术对未来智能物联及其应用具有重要研究价值。传统的反向散射和双站反向散射技术需要连续载波发射机获取能量和激励信号，限制了Backscatter 标签或传感器的应用范围和升级空间。而依靠环境射频源信号(电视塔、基站等)的Backscatter 技术则具有更广阔的科研空间和价值，但是电视塔、基站等射频能量的获取不稳定而且可获取量较小，短距离传输网络可提供更大且稳定的射频能量，尤其是未来5G/B5G 的密集部署，使得小小区短距离通信获得更大发展。Wi-Fi 作为近年来短距离通信的主力军受到了工业界和学术界的重点研究，尤其采用现有Wi-Fi 架构的环境反向散射技术则更易于获得实际应用，本发明则基于现有Wi-Fi架构设计Backscatter 传输方法(美国斯坦福学者将其命名为BackFi)，尤其结合多跳协同传输理论，可望实现BackFi 环境反向散射通信的更远距离且高吞吐量传输。

传统的单站/双站反向散射技术只能利用有源信号进行单个电子标签的近距离反射，本发明则是利用现有Wi-Fi架构，实现远距离传输的大规模电子标签(Tag)或传感器的通信。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供基于BackFi的环境反向散射通信多跳传输方法，克服现有技术存在的问题，使相邻小区可以在短时间内同时实现MUMIMO高速传输。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：基于BackFi的环境反向散射通信多跳传输方法，多个无线局域网重叠覆盖区域中，存在读写器、多个Tag/传感器、AP等节点，在读写器发出读写命令后，利用重叠覆盖的Wi-Fi架构将整个网络范围内的所有Tag/传感器进行调度和反射通信，具体方法为：

一、首先使用改进的CTS-to-Self将所有传统站点置为监听无发送状态，利用定义帧“Multi-RTS”对多路Tag/传感器发送激励信号，其中AP和Tag/传感器相关帧结构的“能力信息”字段可在关联阶段获取；

二、AP在发送完Multi-RTS激励信号后，在短帧间间隔后发送含多路Tag/传感器响应帧的发送顺序，收到激励信号的Tag/传感器节点触发缓存数据的调制；

三、AP对反射信号进行收集，利用网络喷泉码进行编码调制，后再利用反射相位调制器传输至BackFi读写器。

本发明所述改进的CTS-to-Self是对传统的非响应帧“CTS-to-Self”进行改进，改进方法为对传统CTS-to-Self的“more data”位设置为1。

本发明所述步骤二中短帧间间隔为SIFS短帧间间隔。