[发明专利]一种基于频谱共享的环境反向散射阵列通信系统速率分析方法

说明书

本发明公开了一种基于频谱共享的环境反向散射阵列通信系统速率分析方法，所述方法包括：首先，射频源根据它到协作接收机的信道，生成发送波束成形向量，对射频源发送信号进行处理；其次，协作接收机根据射频源到它的信道，生成主链路接收合并向量；然后，使用非相干检测方法，建立频谱共享的主链路的遍历速率性能分析模型；接着，协作接收机根据反向散射信道，生成次链路接收合并向量；最后，使用连续干扰消除方法和最大比合并方法，建立频谱共享的次链路的遍历速率性能分析模型。本发明应用于实际的环境反向散射阵列通信系统，分别给出了主、次链路遍历速率上界的表达式，能够有效地评估系统性能。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，尤其涉及一种基于频谱共享的环境反向散射阵列通信系统速率分析方法。

背景技术

环境反向散射技术能够实现不受电池约束的低成本通信，在射频识别(RFID)和物联网(IoT)中具有良好的应用前景，引起国内外的广泛关注。在环境反向散射通信中，环境反向散射发射机从周围的射频信号波形中采集能量，驱动内部电路；同时，它将待发送信号调制到接收信号上，并反向散射给接收机，实现低速率的信息传输功能。环境反向散射发射机可以是低功耗的物联网终端。周围的射频信号波形可以由蜂窝网络中的基站提供，称之为射频源。射频源发送信号的接收机与环境反向散射信号的接收机可以是同一个设备，此时该设备被称为协作接收机。一个典型的应用场景是蜂窝网络中的智能手机同时从蜂窝基站和可穿戴传感器接收信号。

环境反向散射技术面临的主要挑战之一是处理来自射频源的较强的直接链路干扰。现有的信号处理方法和性能分析结果通常不能直接应用于环境反向散射系统中，相关的通信理论仍需完善。上述挑战的常见解决方案是将干扰视为背景噪声，并在接收端通过能量检测来解码反向散射信号。当环境反向散射复用射频源通信频段时，可以建立频率共享模型，将射频源到协作接收机的传输链路视为主链路，将环境反向散射传输链路视为次链路，并依次解码主、次链路的传输信号。本发明基于频谱共享理论，提出了一种适用于环境反向散射阵列通信系统的性能分析方法，射频源根据它到协作接收机的信道，生成发送波束成形向量；协作接收机根据射频源到它的信道和环境反向散射信道，分别生成主、次链路的接收合并向量；使用非相干检测方法，建立主链路遍历速率性能分析模型；使用连续干扰消除方法和最大比合并方法，建立次链路遍历速率性能分析模型。本发明分别给出了主、次链路的遍历速率上界的表达式，运算复杂度低，与实际仿真结果差距相当小。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是使用环境反向散射技术的蜂窝协作传输通信系统的性能分析问题，提供了一种基于频谱共享的环境反向散射阵列通信系统速率分析方法，直接有效地衡量系统性能。

技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于频谱共享的环境反向散射阵列通信系统速率分析方法，具体包含如下步骤：

步骤1，设该环境反向散射阵列通信系统中，包含1个射频源、1个环境反向散射发射机和1个协作接收机；频谱共享的主链路指从射频源到协作接收机的传输链路，次链路指从射频源经环境反向散射发射机到协作接收机的传输链路；射频源配置M根天线，环境反向散射发射机装有1根天线，协作接收机配置N根天线，M、N均是大于1的整数；射频源进行发送波束成形，用w表示，w是M×1维向量；环境反向散射发射机将它的发送信号调制到接收到的射频信号上，反向散射给协作接收机，环境反向散射发射机的发送符号周期是射频源的发送符号周期的K倍，K是大于1的整数；协作接收机同时收到来自主、次链路的信号，并进行处理，解码信号时的接收合并向量分别用v_s和v_c表示，v_s、v_c均是N×1维向量；

步骤2，射频源根据估计得到的它到协作接收机的信道，将该信道矩阵的最大奇异值对应的右奇异向量作为发送波束成形向量，使用该发送波束成形向量对射频源发送信号进行处理，并将处理后的信号发送给协作接收机；