[发明专利]一种中继辅助的环境反向散射通信方法

说明书

本发明公开了一种中继辅助的环境反向散射通信方法，中继同时辅助射频发射机和反向散射通信设备与各自的目标接收机进行通信，这里反向散射通信设备调制自己的信息到射频发射机的信号上，中继采用串行干扰消除的方式译码信息，并将译码后的信息通过非正交多址的方式转发给各自的信息接收机，并在保证射频通信链路的通信质量的前提下，通过优化环境反向散射通信设备的反射系数以及中继的功率分配因子，以此来优化环境反向散射通信的性能。与传统的译码转发中继通信系统相比，本发明中提出的中继辅助的环境反向散射通信方法，可以明显提升系统的通信性能。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种中继辅助的环境反向散射通信方法。

背景技术

随着物联网的发展，海量节点的供电与通信问题急需解决，显然，传统的有线供电方式不再适合；定期更换电池或者给电池充电是一种办法，但是对具有上千上万个节点的传感器网络来说这是不方便的；利用太阳能供电不稳定，影响系统的稳定运行。同时，传统的无线通信技术需要发送射频信号，存在功耗大，成本高的问题。而环境反向散射(AmbientBackscatter)技术在一定程度上解决了这些难题。

环境反向散射技术是一种新颖的射频识别技术，反向散射设备(BackscatterDevice)可以将自己所需要传输的信息比特调制在周围环境的射频信号上，比如WIFI信号，电视塔信号，基站信号等，实现与其接收机之间的通信。环境反向散射技术利用环境中已存在的射频信号作为通信唯一的电力来源,而通信繁荣发展的今天，这种射频信号几乎无处不在，所以该技术几乎可以实现任何地点下设备之间的通信。在这个过程中，环境反向散射设备并不需要专门的射频发射机，可以避免频繁的更换电池和充电的麻烦，成本低，耗电少，其应用前景十分广阔,可以进一步推动移动物联网的发展，是一种绿色的通信技术。

在环境反向散射通信系统中，当反向散射设备和其信息接收机之间的通信距离较远时，通信会中断，针对这一问题，提出了一种中继辅助的环境反向散射通信方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种中继辅助的环境反向散射通信方法，用于解决当反向散射射频发射机和反向散射设备和相关信息接收机之间的通信距离较远时，通信会中断的问题。与传统的译码转发的中继通信技术相比，该方法在保证传统射频链路通信质量的同时，可以显著的提高整个通信系统的吞吐量。

本发明采用以下技术方案：

一种中继辅助的环境反向散射通信方法，设定中继辅助的环境反向散射通信网络中包括一个射频发射机，中继，射频信号接收机，反向散射设备及其信息接收机，分别用节点S，节点R，节点D，节点C以及节点T表示；中继同时辅助射频发射机和反向散射通信设备与各自的目标接收机进行通信完成信道估计，反向散射通信设备调制自己的信息到射频发射机的信号上完成信源信号传输；中继采用串行干扰消除的方式译码信息，并将译码后的信息通过非正交多址的方式转发给各自的信息接收机完成中继转发；并在保证射频通信链路的通信质量的前提下，通过优化环境反向散射通信设备的反射系数以及中继的功率分配因子，优化环境反向散射通信的性能。

具体的，信道估计具体为：

射频发射机S首先向通信网络中的中继节点R发送导频序列，中继节点R利用导频信号估计直接链路信道信息h_(S,R)和反向散射链路信道h_(S,C)·h_(C,R)，同时中继节点R发送导频序列给射频信号接收机D和反向散射设备的信息接收机T，射频信号接收机D估计信道信息h_(R,D)，反向散射设备的信息接收机T估计信道信息h_(R,T)。

具体的，信源信号传输具体为：