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CN110289938A - 基于码分多址的多无源反射标签接入系统及控制方法 - Google Patents

基于码分多址的多无源反射标签接入系统及控制方法 Download PDF

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CN110289938A
CN110289938A CN201910516968.2A CN201910516968A CN110289938A CN 110289938 A CN110289938 A CN 110289938A CN 201910516968 A CN201910516968 A CN 201910516968A CN 110289938 A CN110289938 A CN 110289938A
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CN
China
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passive
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reflection
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receiver
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CN201910516968.2A
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杨盘隆
李向阳
宓楠浣
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University of Science and Technology of China USTC
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University of Science and Technology of China USTC
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Abstract

本发明公开了一种基于码分多址的多无源反射标签接入系统及控制方法,包括:多个无源反射标签、激励源和接收器;其中,每个无源反射标签均通过将所发送的数据依次进行封帧、编码和调制后,经对激励源的反向散射信号向所述接收器发送,每个编码中均包含对应的无源反射标签自有的唯一PN序列;所述接收器,能对接收的无源反射标签发送的编码数据进行解码,并根据解码得出的PN序列区分开不同无源反射标签发送的编码数据。该系统实现了在包含多个无源反射标签的无源反射通信系统中,用码分多址来实现多个节点同时传输。

Description

基于码分多址的多无源反射标签接入系统及控制方法
技术领域
本发明涉及无源通信领域,尤其涉及一种基于码分多址的多无源反射标签接入系统及 控制方法。
背景技术
虽然传统的802.11无线网络在为每个设备提供越来越高的传输速率方面取得了巨大 的成功,但是近来越来越多的物联网设备为未来的网络范例设计带来了新的要求和挑战。 到2020年,预计将有30亿台物联网设备,这一数字每年以20%的速率增长。这些大量的 设备将部署在人们周围甚至身体上,以提供各种类型的感知,以改善人们的生活质量。与 需要高传输速率的传统笔记本电脑和智能手机不同,这些物联网设备通常以低速率或突发 方式传输数据。这样面临的主要问题有两个,第一个是,能量需求问题,这些没有电源插 头的物联网设备的需要的微小的电量从哪里来。第二个是,连接的IoT设备的数量将大几 个数量级。
在过去的几年中,反向散射通信由于其低功耗和易于部署的特性而引起了很多关注。 采用反向散射技术,大部分都满足了低功耗要求。然而,现有的工作集中于单节点(标签) 场景,并且多个节点(标签)不能同时通信,严重限制了可扩展性以适应未来大量的物联 网设备。
为了实现高容量,目前的方法都是基于避免冲突的方案,主要包括两种复用方式:频 分多址复用和时分多址复用。其中,在频分多址复用技术中,不同的标签(tag)被分配了不同的频率信道以与接收器通信。标签应该能够在带宽内自由调整传输频率。在这种 情况下,标签的成本增加,接收器应作为控制节点来分配频带。此外,可用带宽极其有限, 这导致频分多址复用技术成为大规模部署的一个非常昂贵的解决方案。而时分多址复用技术是背向散射技术最流行的多路复用方法。媒体访问方案可以是确定性的,通常是基于树搜索的方案,或者是概率性的方案。框架式基于ALOHA(FSA)的方案。然而,接收器充 当时隙ALOHA集中控制节点,其协调网络中的帧大小。因此,它无法满足分布式方案的要 求。
发明内容
基于现有技术所存在的问题,本发明的目的是提供一种基于码分多址的多无源反射标 签接入系统及控制方法,能在无源反射信号上用码分多址实现多个节点的同时传输。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
本发明实施方式提供一种基于码分多址的多无源反射标签接入系统,包括:
多个无源反射标签、激励源和接收器;其中,
每个无源反射标签均通过将所发送的数据依次进行封帧、编码、能量控制和调制后, 经对激励源的反向散射信号向所述接收器发送,每个编码数据中均包含对应的无源反射标 签自有的唯一PN序列;
所述接收器,能对接收的无源反射标签发送的编码数据进行解码,并能根据不同的PN 序列解码区分开不同无源反射标签发送的编码数据。
本发明实施方式还提供一种基于码分多址的多无源反射标签接入控制方法,采用本发 明所述的基于码分多址的多无源反射标签接入系统,包括以下步骤:
由每个无源反射标签均将所发送的数据依次进行封帧、编码、能量控制和调制后,经 对激励源的反向散射信号向所述接收器发送,每个编码数据中均包含对应的无源反射标签 自有的唯一PN序列;
由接收器对接收到的无源反射标签发送的编码数据进行解码,并根据每个无源反射标 签不同的PN序列解码从而区分开不同无源反射标签发送的编码数据。
由上述本发明提供的技术方案可以看出,本发明实施例提供的基于码分多址的多无源反 射标签接入方法,其有益效果为:
通过将每个无源反射标签编码的编码数据中包含对应的无源反射标签自有的唯一PN 序列,使得接收器在对接收的编码数据进行解码时,能根据不同的PN序列区分开不同无 源反射标签发送的编码数据,实现了在包含多个无源反射标签的无源反射通信系统中,用 码分多址来实现多个节点同时传输,并通过在无源反射标签上进行能量控制从而提高系统 性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附 图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领 域的普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他附 图。
图1为本发明实施例提供的基于码分多址的多无源反射标签接入系统的构成图;
图2为本发明实施例提供的基于码分多址的多无源反射标签接入系统的原理示意图;
图3为本发明实施例提供的基于码分多址的多无源反射标签接入系统的信号传输示意 图;
图4为本发明实施例提供的基于码分多址的多无源反射标签接入系统的应用示例图;
图5为本发明实施例提供的基于码分多址的多无源反射标签接入控制方法流程图。
具体实施方式
下面结合本发明的具体内容,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述, 显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明的 实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都 属于本发明的保护范围。本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公 知的现有技术。
如图1所示,本发明实施例提供一种基于码分多址的多无源反射标签接入系统,其特 征在于,包括:
多个无源反射标签、激励源和接收器;其中,
每个无源反射标签均通过将所发送的数据依次进行封帧、编码、能量控制和调制后, 经对激励源的反向散射信号向所述接收器发送,每个编码数据中均包含对应的无源反射标 签自有的唯一PN序列;
所述接收器,能对接收的无源反射标签发送的编码数据进行解码,并根据解码得出的 PN序列区分开不同无源反射标签发送的编码数据。
上述系统还包括:所述接收器在对编码数据进行解码后,根据解码得出的PN序列,向 所有无源反射标签广播正确解码的无源反射标签的ID。
上述系统还包括:所述接收器向各无源反射标签发送用于能量控制的反馈数据包,各 无源反射标签根据所接收反馈数据包的接收率大小调整自身的功率进行能量控制,使各无 源反射标签到所述接收器的发送功率相差不超过设定值。
上述系统中,所述接收器向各无源反射标签发送用于能量控制的反馈数据包的方式 为:
对接收的编码数据进行下采样,当接收器检测到某一无源反射标签的前导码时,将带 有该无源反射标签ID的ACK反馈数据包发回给该无源反射标签。
上述系统中,每个无源反射标签的能量控制方式为:
每个无源反射标签成功发送编码数据后,能接收从所述接收器发回的反馈数据包,并 能根据所接收反馈数据包的接收率大小调整自身的功率进行能量控制。
上述系统中,各无源反射标签根据所接收反馈数据包的接收率大小调整自身的功率进 行能量控制的方式为:
当该无源反射标签收到反馈数据包的接收率低于70%时,确认该无源反射标签的反向 散射信号的功率低至不能被所述接收器检测到,则该无源反射标签增加自身的功率。
上述系统中,该无源反射标签增加自身功率的方式为:
由该无源反射标签改变自身天线阻抗增加自身的功率。
上述系统中,若某一无源反射标签增加自身功率后仍无法满足传输数据的要求,则从 多个无源反射标签中重新选择功率符合要求的新无源反射标签替换该无源反射标签,进行 数据传输。
上述系统中,若某一无源反射标签增加自身的功率仍无法满足传输数据的要求为:
若某一无源反射标签增加自身功率后接收接收器的反馈数据包的接收率仍低于70%, 或者,传输的错误率高于20%,则确认无法该无源反射标签满足传输数据的要求。
上述系统中,从多个无源反射标签中重新选择功率符合要求的新无源反射标签替换该 无源反射标签的方式如下:
随机选择一个没有发送数据的无源反射标签,然后计算原无源反射标签和这个新无源 反射标签的理论接收信号强度的差异,如果差异小于0,用这个新无源反射标签替换原无 源反射标签;
如果新无源反射标签使接收器接收的信号强度大于原无源反射标签,则使用该新无源 反射标签,否则,以小于1的选择概率接收一些其他新的无源反射标签,直至多次选择后 选择概率趋于零。随着选择次数的增加,这个概率会降低,多次选择后概率会趋于零。
如图5所示,本发明实施例还提供一种基于码分多址的多无源反射标签接入控制方法, 采用上述的基于码分多址的多无源反射标签接入系统,包括以下步骤:
由每个无源反射标签均将所发送的数据依次进行封帧、编码、能量控制和调制后,经 对激励源的反向散射信号向接收器发送,每个编码数据中均包含对应的无源反射标签自有 的唯一PN序列;
由所述接收器对接收的无源反射标签发送的编码数据进行解码,并根据解码得出的PN 序列区分开不同无源反射标签发送的编码数据。
上述方法还包括:在接收器对编码数据进行解码后,根据解码得出的PN序列,向所有 无源反射标签广播正确解码的无源反射标签的ID。
上述方法还包括:所述接收器向各无源反射标签发送用于能量控制的反馈数据包,各 无源反射标签根据所接收反馈数据包的接收率大小调整自身的功率进行能量控制,使各无 源反射标签到所述接收器的发送功率相差不超过设定值。
上述方法中,所述接收器向各无源反射标签发送用于能量控制的反馈数据包的方式 为:
对接收的数据进行下采样,当接收器检测到某一无源反射标签的前导码时,将反馈数 据包发送回该无源反射标签。
上述方法中,各无源反射标签根据所接收反馈数据包的接收率大小调整自身的功率进 行能量控制的方式为:
当该无源反射标签收到反馈数据包的接收率低于70%时,确认该无源反射标签的反向 散射信号的功率低至不能被所述接收器检测到,则该无源反射标签增加自身的功率。
上述方法中,该无源反射标签增加自身功率的方式为:
由该无源反射标签改变自身天线阻抗增加自身的功率。
上述方法中,若某一无源反射标签增加自身的功率后仍无法满足传输数据的要求,则 从多个无源反射标签中重新选择功率符合要求的新无源反射标签替换该无源反射标签,进 行数据传输。
上述方法中,若增加某一无源反射标签自身的功率仍无法满足传输数据的要求为:
若某一无源反射标签增加自身的功率后接收到所述接收器发回的反馈数据包的接收 率仍低于70%,或者,传输的错误率高于20%,则确认该无源反射标签无法满足传输数据的 要求。
上述方法中,从多个无源反射标签中重新选择功率符合要求的新无源反射标签替换该 无源反射标签的方式如下:
随机选择一个没有发送数据的无源反射标签,然后计算原无源反射标签和这个新无源 反射标签的理论接收信号强度的差异,如果差异小于0,用这个新无源反射标签替换原无 源反射标签;
如果新无源反射标签使所述接收器接收的信号强度大于原无源反射标签,则使用该新 无源反射标签,否则,以小于1的选择概率接收一些其他新的无源反射标签,直至多次选 择后选择概率趋于零。随着选择次数的增加,这个概率会降低,多次选择后概率会趋于零。
本发明的系统及方法,在无源反射信号上用码分多址实现多个节点的同时传输,采用 基于相关性的检测来解决多个信号之间不同步的问题,对于受距离影响很大的每个节点的 能量会影响整个系统性能结果的问题,通过在每个无源反射标签上采用能量控制的方式解 决系统性能不佳的问题。
下面对本发明实施例具体作进一步地详细描述。
本发明实施例提供的,基于码分多址的多无源反射标签接入系统,其主要组成部分是 由一个激励源,多个无源反射标签和一个接收器。其中激励源因为可以采用单音信号或者 其他信号(比如Wifi,蓝牙),这些信号比较常见,所以这里不给出特别说明。这些信号需 要作为给标签端提供能量的载波信号。
下面只给出标签和接收器的具体结构图(参见图5)。
在标签端(即无源反射标签,tag)主要就是由封帧,编码,能量控制,on/off调制和频 谱搬移组成。
首先标签发送的数据需要先被封装成帧格式,包括一个字节已知的前导码,一个字节 用来显示帧长,最多126个字节有效数据和两个字节的循环校验码。
接下来是编码过程,就是将封帧好的数据进行编码,每个标签都有自己特定的PN序列。 而且这些PN序列的正交性比较好,这样可以保证在解码的时候通过每个标签的PN序列区 分出每个标签,并且每个标签之间的数据不会互相干扰。
接着是进行能量控制,基于CDMA的性质,性能最好的情况是当每个标签到达接收器能 量在一个相同的能量级时。通过做预实验来验证这个性质。实验的场景如图2所以,部分 实验结果的展示如表1。
Table 1:Error Rate vs the power difference.
建立了一个坐标系,如图2所示。标记为A和B的点表示激励源'Es'和接收器'Rx'。标记为O的点是该坐标系的原点。然后接收器将激发源和接收器分别放置在(-D,0)和 (D,0)位置(在本次实现中D=50cm)。同时,在一次测试中将(x1,y1)和(x2,y2) 表示为“标签1”和“标签2”的位置。对于每个测试,选择5个标签中的2个(表1中 的1,2,3,4和5表示)并随机放置它们。在空间的限制下,仅在表1中呈现部分结果。差 异计算为功率差与两个标签的较大功率之间的比率。并且错误率被计算为在传输的分组数 量上丢失的分组的数量。发现当功率差异低于10%(两个标签的功率相似)时,错误率远 低于其他情况。因此,可以利用这些结果进行功率控制,以提高整个性能。提出了功率控 制方案,并在下一节中介绍了详细信息。
最后是采用on/off调制将数据加载到反射信号上。具体怎么上载数据的过程,如图3所 示。如果标签想要发送'1',它使方波能够在一段符号时间内控制天线的状态,否则,标 签保持安静并且什么都不做。具体来说,有两层调制来实现在标签上的通信。第一层是通过发送频率为Δf的方波来产生频谱搬移。另一个是on/off(OOK)调制是为了实现标 签发送自己的数据。在这种调制中,Δf方波当做载波,载波在特定持续时间的存在来表 示二进制1,而在相同持续时间不存在来表示二进制0。因此,在接收器端,接收信号可 以被解码为‘1’,并且没有信号可以被解码为‘0’。当通过标签发送的比特率是f0 时,发送'1'比特是为了反映该方波的Δf/f0周期的信号。需要注意的是,其中的f0小于 Δf。实际上,先对频率为f0的数据上采样成Δf的频率,然后将它和Δf的方波进行的 'AND'操作,如图3所示。因此,调整比特率很方便。要改变比特率,唯一要改变的是标 签反射或吸收信号的时间段。
接下来介绍接收器,它主要由帧同步,用户检测,解码和ACK组成。
帧同步使用滑动窗口的能量检测来实现的。具体地,首先对具有窗口大小Wn的接收能 级执行移动平均滤波器。然后,经过滤波的序列通过比较器,以通过比较当前功率电平 和滤波后的功率电平来确定是否接收到新帧。使用决策阈值Pth,其配置为高于滤波功率 电平的3dB。
解码之前,首先需要知道包含哪些PN序列,所以要先进行用户检测。利用PN序列中的 正交特性来执行用户检测。具体地,使用每个PN序列与接收帧的前导码进行互相关相关。 如果PN序列的相关值大于实现设定的阈值,则认为具有该PN序列的用户正在发送数据。
接着,用检测到的用户对应的PN序列对整个帧进行互相关,实现解码。在用户检测之 后,使用检测到的用户的PN序列与接收到的帧执行互相关。如果与表示‘1’的PN序列 的相关性高于表示‘0’的PN序列的相关性,则芯片被解码为'1',反之亦然。
最后是ACK部分,它是接收器广播他正确解码的标签的ID给每个标签来进行反馈,这 是实现能量控制的重要部分。
最主要的设计是能量控制,它主要可以分为标签阻抗的选择和标签的选择。
标签阻抗的选择:在I-Q空间接收反向散射信号:I(t)和Q(t)。接收信号的功率 是由于的采样率高于比特率,首先对接收的数据进行下采样。 每个标签都有自己的PN码。当接收器检测到标签的前导码时,它将ACK数据包发送回该 标签。因此,当标签收到很少的ACK反馈数据包时,认为大多数传输的数据包都会通过此 标记丢失。原因是反向散射信号的功率太低而不能被接收器检测到。为了提高传输性能, 必须增加功率。如上所述,可以改变天线阻抗来调谐反射系数Γ*以达到功率增加的目的。 提出了功率控制算法的伪代码,这个会在后面的部分,省略了下采样和解码过程。在本次 实验中,循环执行功率控制以尝试每个可能的功率水平。为了避免功率控制方案陷入无限 循环,并且因为标签的体积相对比较小,上面的能量选择等级数量并不是很多,所以目前 的方法是把所有可能的能量级遍历一遍。
标签的选择:但是,即使采用功率控制,某些标签可能仍然无法接收ACK信号,或者系统的错误率过高。原因有两个。首先,反向散射信号比激励信号弱得多。如果某些标签 离接收器很远,即使通过调整阻抗将标签功率设置为最高可能值,它们的功率也依旧太弱,无法在接收器检测到。其次,当两个标签在空间距离很近时,它们会相互干扰,导致系统 性能差。在这种情况下,提高功率并没有什么用。为了解决功率控制方案的限制,提出了 另一种优化方案,标签选择。如果系统性能不能满足功率控制的预期,会替换那些ACK 反馈信息低于70%的标签。因此,主要问题是如何去选择新的标签。在本发明系统中, 通信距离取决于两个因素:(i)激发源和标签之间的距离以及(ii)标签和接收器之间的 距离。接收器Pr的信号强度可以用Friis路径损耗模型表示如下
根据这个等式,可以得到每个位置的接收信号强度的理论结果,因此,采用贪婪算法 (参见下述算法伪代码)选择标签,使标签随着接收信号强度的增加而在方向上连续移动, 以选择接收器信号强度较高的位置的标签。当环境中分布有许多标签时,会选择其中一些 作为一组传输数据。必须在每轮功率控制后舍弃不好的标签,首先随机选择一个没有发送 数据的标签,然后计算原始标签和这个新标签的理论接收信号强度的差异。如果差异小于 0,将这个新标签替换为旧标签。但是,为了避免传输数据的这些标签位置聚集的情况, 放弃那些附近有其他正在工作的标签的标签。然而,不是在更好的位置挑选标签,而是随 机选择一个。如果新标签改善了接收的信号强度,则使用这个新的标签。否则,以小于1的概率接收一些新的标签,随着选择次数的增加,这个概率也会降低。此外,当环境中没 有多少标签可供选择时,必须改变部分标签的位置以提高系统性能。
上述算法伪代码如下:
可以利用该方式实现基于反射信号的码分多址,一个实现场景图如图4所示。
本发明的系统支持多达10个反向散射标签,并以可靠有效的方式反向散射数据。该 系统使多个标签可通过标签上的简单功率控制方案并发传输,并且可以使用任何商用WiFi NIC进行解码,同时保持原始WiFi通信不受影响。实际上,由于标签的定制代码设计,的系统可以有效部署,并且可以与商品WiFi设备友好协作。描述了本发明系统的设计细节,并使用FPGA和现有的WiFi设备构建了原型。本发明系统系统实现了高达8Mbps的 多标签比特率,接收器距离最远可达5m。与单节点解决方案相比,本系统可以在具有障 碍和干扰的具有挑战性的室内场景中将反向散射吞吐量提高10倍以上。
实施例
(a)首先需要有多个无源反射标签,如图4所示,每个标签发送不同的数据来实现反 向散射通信中的码分多址复用,并用方波信号控制天线的通断实现信号反射和频谱搬移。
(b)需要一个激励源ES,能发射单音正弦信号或者WiFi信号。
(c)再需要一个接收器,能接收反射信号,接收器对接收到的数据进行处理,并运行 本发明的模型和算法。
本领域普通技术人员可以理解:实现上述实施例方法中的全部或部分流程是可以通过 程序来指令相关的硬件来完成,所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中,该程序 在执行时,可包括如上述各方法的实施例的流程。其中,所述的存储介质可为磁碟、光盘、 只读存储记忆体(Read-Only Memory,ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory, RAM)等。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任 何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都 应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围 为准。

Claims (18)

1.一种基于码分多址的多无源反射标签接入系统,其特征在于,包括:
多个无源反射标签、激励源和接收器;其中,
每个无源反射标签均通过将所发送的数据依次进行封帧、编码、能量控制和调制后,经对激励源的反向散射信号向所述接收器发送,每个编码数据中均包含对应的无源反射标签自有的唯一PN序列;
所述接收器,能对接收的无源反射标签发送的编码数据进行解码,并根据解码得出的PN序列区分开不同无源反射标签发送的编码数据。
2.根据权利要求1所述的基于码分多址的多无源反射标签接入系统,其特征在于,还包括:所述接收器在对编码数据进行解码后,根据解码得出的PN序列,向所有无源反射标签广播正确解码的无源反射标签的ID。
3.根据权利要求1或2所述的基于码分多址的多无源反射标签接入系统,其特征在于,还包括:所述接收器向各无源反射标签发送用于能量控制的反馈数据包,各无源反射标签能根据所接收反馈数据包的接收率大小调整自身的功率进行能量控制,使各无源反射标签到所述接收器的发送功率相差不超过设定值。
4.根据权利要求3所述的基于码分多址的多无源反射标签接入系统,其特征在于,所述系统中,所述接收器向各无源反射标签发送用于能量控制的反馈数据包的方式为:
对接收的编码数据进行下采样,当接收器检测到某一无源反射标签的前导码时,将带有该无源反射标签ID的ACK反馈数据包发回给该无源反射标签。
5.根据权利要求3所述的基于码分多址的多无源反射标签接入系统,其特征在于,所述系统中,各无源反射标签能根据所接收反馈数据包的接收率大小调整自身的功率进行能量控制的方式为:
当该无源反射标签收到反馈数据包的接收率低于70%时,确认该无源反射标签的反向散射信号的功率低至不能被所述接收器检测到,则该无源反射标签增加自身的功率。
6.根据权利要求5所述的基于码分多址的多无源反射标签接入系统,其特征在于,所述该无源反射标签增加自身功率的方式为:
由该无源反射标签改变自身天线阻抗增加自身的功率。
7.根据权利要求5或6所述的基于码分多址的多无源反射标签接入系统,其特征在于,若某一无源反射标签增加自身功率后仍无法满足传输数据的要求,则从其他多个无源反射标签中重新选择功率符合要求的新无源反射标签替换该无源反射标签,进行数据传输。
8.根据权利要求7所述的基于码分多址的多无源反射标签接入系统,其特征在于,所述若某一无源反射标签增加自身的功率仍无法满足传输数据的要求为:
若某一无源反射标签增加自身功率后接收接收器的反馈数据包的接收率仍低于70%,或者,传输的错误率高于20%,则确认该无源反射标签无法满足传输数据的要求。
9.根据权利要求7所述的基于码分多址的多无源反射标签接入系统,其特征在于,所述从多个无源反射标签中重新选择功率符合要求的新无源反射标签替换该无源反射标签的方式如下:
随机选择一个没有发送数据的无源反射标签,然后计算原无源反射标签和这个新无源反射标签的理论接收信号强度的差异,如果差异小于0,用这个新无源反射标签替换原无源反射标签;
如果新无源反射标签使接收器接收的信号强度大于原无源反射标签,则使用该新无源反射标签,否则,以小于1的选择概率接收一些其他新的无源反射标签,直至多次选择后选择概率趋于零。
10.一种基于码分多址的多无源反射标签接入控制方法,其特征在于,采用权利要求1至9任一项所述的基于码分多址的多无源反射标签接入系统,包括以下步骤:
由每个无源反射标签均将所发送的数据依次进行封帧、编码、能量控制和调制后,经对激励源的反向散射信号向接收器发送,每个编码数据中均包含对应的无源反射标签自有的唯一PN序列;
由所述接收器对接收的无源反射标签发送的编码数据进行解码,并根据解码得出的PN序列区分开不同无源反射标签发送的编码数据。
11.根据权利要求10所述的基于码分多址的多无源反射标签接入控制方法,其特征在于,所述方法还包括:在接收器对编码数据进行解码后,根据解码得出的PN序列,向所有无源反射标签广播正确解码的无源反射标签的ID。
12.根据权利要求10或11所述的基于码分多址的多无源反射标签接入控制方法,其特征在于,所述方法还包括:所述接收器向各无源反射标签发送用于能量控制的反馈数据包,各无源反射标签能根据所接收反馈数据包的接收率大小调整自身的功率进行能量控制,使各无源反射标签到所述接收器的发送功率相差不超过设定值。
13.根据权利要求12所述的基于码分多址的多无源反射标签接入控制方法,其特征在于,所述方法中,所述接收器向各无源反射标签发送用于能量控制的反馈数据包的方式为:
对接收的编码数据进行下采样,当接收器检测到某一无源反射标签的前导码时,将带有该无源反射标签ID的ACK反馈数据包发回给该无源反射标签。
14.根据权利要求12所述的基于码分多址的多无源反射标签接入控制方法,其特征在于,所述方法中,各无源反射标签根据所接收反馈数据包的接收率大小调整自身的功率进行能量控制的方式为:
当该无源反射标签收到反馈数据包的接收率低于70%时,确认该无源反射标签的反向散射信号的功率低至不能被所述接收器检测到,则该无源反射标签增加自身的功率。
15.根据权利要求14所述的基于码分多址的多无源反射标签接入控制方法,其特征在于,所述方法中,该无源反射标签增加自身功率的方式为:
由该无源反射标签改变自身天线阻抗增加自身的功率。
16.根据权利要求14所述的基于码分多址的多无源反射标签接入控制方法,其特征在于,所述方法中,若某一无源反射标签增加自身的功率后仍无法满足传输数据的要求,则从多个无源反射标签中重新选择功率符合要求的新无源反射标签替换该无源反射标签,进行数据传输。
17.根据权利要求16所述的基于码分多址的多无源反射标签接入控制方法,其特征在于,所述方法中,若增加某一无源反射标签自身的功率仍无法满足传输数据的要求为:
若某一无源反射标签增加自身的功率后接收到所述接收器发回的反馈数据包的接收率仍低于70%,或者,传输的错误率高于20%,则确认该无源反射标签无法满足传输数据的要求。
18.根据权利要求16所述的基于码分多址的多无源反射标签接入控制方法,其特征在于,所述方法中,从多个无源反射标签中重新选择功率符合要求的新无源反射标签替换该无源反射标签的方式如下:
随机选择一个没有发送数据的无源反射标签,然后计算原无源反射标签和这个新无源反射标签的理论接收信号强度的差异,如果差异小于0,用这个新无源反射标签替换原无源反射标签;
如果新无源反射标签使所述接收器接收的信号强度大于原无源反射标签,则使用该新无源反射标签,否则,以小于1的选择概率接收一些其他新的无源反射标签,直至多次选择后选择概率趋于零。
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