CN112039744B - 基于反向散射的无线总线通信方法 - Google Patents

基于反向散射的无线总线通信方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112039744B
CN112039744B CN202010887330.2A CN202010887330A CN112039744B CN 112039744 B CN112039744 B CN 112039744B CN 202010887330 A CN202010887330 A CN 202010887330A CN 112039744 B CN112039744 B CN 112039744B
Authority
CN
China
Prior art keywords
signal
data
clock
bus
wireless signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010887330.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112039744A (zh
Inventor
鲁力
李松璠
张翀
宋一杭
郑辉
刘璐
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chengdu Chenxin Iot Technology Co ltd
Original Assignee
University of Electronic Science and Technology of China
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Electronic Science and Technology of China filed Critical University of Electronic Science and Technology of China
Priority to CN202010887330.2A priority Critical patent/CN112039744B/zh
Publication of CN112039744A publication Critical patent/CN112039744A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112039744B publication Critical patent/CN112039744B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40—Bus networks
    • H04L12/40006—Architecture of a communication node
    • H04L12/40013—Details regarding a bus controller
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
    • H04L1/0001—Systems modifying transmission characteristics according to link quality, e.g. power backoff
    • H04L1/0006—Systems modifying transmission characteristics according to link quality, e.g. power backoff by adapting the transmission format
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/10—Frequency-modulated carrier systems, i.e. using frequency-shift keying
    • H04L27/12—Modulator circuits; Transmitter circuits
    • H04L27/122—Modulator circuits; Transmitter circuits using digital generation of carrier signals

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
  • Small-Scale Networks (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于反向散射的无线总线通信方法，属于反向散射领域。本发明包括：网关将含有时钟和数据的无线信号发送到无处理器物联网终端，同时将含有时钟的无线信号作为载波，当传感器芯片有输出的数据时，把标准的数据总线信号中的数据信号调制到载波上，回传给网关。本发明将传统计算机总线信号通过被动式反向散射通信技术转换为无线信号，终端自身无需生成高频载波进行无线通信，降低了通信功耗；并且，可同时将计算机总线信号的数据和时钟同时通过一路无线信号传输，网关接收到无线信号后即可直接恢复为数字总线信号，从而在上行通信方向实现了无需处理器参与和控制的的计算机总线信号与无线信号的直接互通。

Description

基于反向散射的无线总线通信方法
技术领域
本发明涉及反向散射领域，尤其涉及一种基于反向散射的无线总线通信方法。
背景技术
目前物联网终端的通用体系结构中，终端包含三个必要的模块——无线通信模块、传感模块和处理器。无线通信模块负责与物联网网关进行无线数据交换；传感器芯片组用于感知物理环境；处理器处于无线通信模块和传感器之间，对两者实施控制和中间数据处理。其中，传感器使用频率通常较低，典型的功耗一般仅有微瓦级别。相比之下，无线通信和处理器占据了终端能耗的绝大部分，典型功耗均为毫瓦级别。近年来，随着反向散射通信的迅猛发展，无线通信功耗得到了极大的优化，目前已降低到微瓦级别。但在另一方面，处理器功耗目前难以得到降低。虽然主流的处理器支持深度睡眠模式，仅在有任务时工作，在无任务时进入深度休眠状态，仅维持必要基础组件的供电，在该模式下，处理器功耗能降至微瓦级别。但是，无线模块以及传感模块频繁的数据请求会打断处理器的深度睡眠过程，使得处理器要不断在工作与休眠状态间切换，反而会带来额外的功耗。在典型的物联网场景中，ARM、MSP430系列等主流处理器的平均功耗在毫瓦级别，使得目前物联网终端平均寿命小于一年时间。除能耗问题外，处理器通常也是嵌入式系统成本最高的模块之一，导致了物联网终端高昂的设计成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于反向散射的无线总线通信方法，解决目前传统的反向散射技术存在功耗高的问题。
本发明解决其技术问题，采用的技术方案是：基于反向散射的无线总线通信方法，包括如下步骤：
网关将含有时钟和数据的无线信号发送到无处理器物联网终端，同时将含有时钟的无线信号作为载波，当传感器芯片有输出的数据时，把标准的数据总线信号中的数据信号调制到所述载波上，回传给网关。
进一步的是，当终端接收到网关发送的无线信号时，经下行解调电路解调后获得标准的计算机总线信号，终端中的传感器芯片通过所述标准的计算机总线信号驱动进行工作。
具体的是，所述输出的数据经反向散射电路调制后，以无线信号的方式回传给网关，网关接收到该无线信号后将无线信号转换为标准的计算机总线信号。
再进一步的是，所述把标准的数据总线信号中的数据信号调制到所述载波上，其具体为：采用含时钟的无线信号经过时钟提取电路获取时钟，将其作为总线时钟，进而获取总线数据，并用总线数据信号对含有时钟的无线信号进行反向散射。
更具体的是，传感器芯片输出的数据信号先经过调制移频电路后，再经过反射电路，对含有时钟的无线信号进行反向散射，实现含有时钟与总线数据的无线信号的回传。
本发明的有益效果是，通过上述基于反向散射的无线总线通信方法，将传统计算机总线信号通过被动式反向散射通信技术转换为无线信号。相比传统的主动通信方式，该方法基于反向散射通信技术，终端自身无需生成高频载波进行无线通信，降低了通信功耗。更为重要的是，相比只能传输一路信号的现有反向散射通信技术，本发明可以同时将计算机总线信号的数据信号和时钟信号同时通过一路无线信号传输，网关接收到无线信号后即可直接恢复为计算机总线信号，从而在上行通信方向实现了无需处理器参与和控制的的计算机总线信号与无线信号的直接互通。
附图说明
图1为本发明基于反向散射的无线总线通信方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例，详细描述本发明的技术方案。
基于反向散射的无线总线通信方法，其流程图见图1，其中，该方法包括如下步骤：网关将含有时钟和数据的无线信号发送到无处理器物联网终端，同时将含有时钟的无线信号作为载波，当传感器芯片有输出的数据时，把标准的数据总线信号中的数据信号调制到所述载波上，回传给网关。
上述方法中，当终端接收到网关发送的无线信号时，经下行解调电路解调后获得标准的计算机总线信号，终端中的传感器芯片通过所述标准的计算机总线信号驱动进行工作。
需要指出的是，输出的数据经反向散射电路调制后，以无线信号的方式回传给网关，网关接收到该无线信号后将无线信号转换为标准的计算机总线信号。
实际应用中，把标准的数据总线信号中的数据信号调制到载波上，其具体为：采用含时钟的无线信号经过时钟提取电路获取时钟，将其作为总线时钟，进而获取总线数据，并用总线数据信号对含有时钟的无线信号进行反向散射。传感器芯片输出的数据信号先经过调制移频电路后，再经过反射电路，对含有时钟的无线信号进行反向散射，实现含有时钟与总线数据的无线信号的回传。
实施例
一般来说，标准的计算机总线可以包括SPI总线及IIC总线等，本实施例中，以SPI总线为例进行说明。
本实施例提出的基于反向散射方法，实质上是一种不主动产生电磁波的通信方法，不同于传统反向散射是针对于已经经过编码调制的基带信号，该方法是直接针对总线信号进行反向散射。针对总线信号的反向散射需要解决的问题为：总线信号是包含时钟和数据的两路信号，然而反向散射是对一路基带信号进行反射，也就是说一路的反向散射要传输两路的总线信号。
为了解决这一问题，本实施例采用的策略是对于总线数据直接采用反向散射进行传输，而总线时钟则提前调制进无线信号中。具体是采用含时钟的无线信号经过时钟提取电路获取时钟，将其作为总线时钟，进而获取总线数据，并用总线数据信号对含有时钟的无线信号进行反向散射。这样反射回去的无线电信号就含有总线数据，加上该无线电信号原来就含有总线时钟，由于总线时钟是无线信号的时钟产生的，因而一致，于是这样就等同于将总线时钟和总线数据一起经过反向散射就行传输。
这里我们以针对SPI总线的反向散射为例子进行设计，其中无线信号中的时钟采用PIE编码。该设计包含了三个部分，分别是时钟获取模块、反向散射模块和网关。
时钟获取模块主要作用是从网发射的PIE信号中提取时钟，PIE信号即脉冲宽度基带信号，其中至少包括时钟信号和数据信号。
反向散射模块是在总线数据的控制下对网关产生的PIE信号进行反射，实现数据的传输。
网关的主要作用一是产生含PIE的无线信号；二是解析反射回来的信号获取其中的总线时钟信号和总线数据信号，并进一步取得总线数据即数字芯片数据。
本实施例中，需要实现通过反向散射同时返回时钟和数据两路信号。为此，采用含有时钟的无线信号作为载波，再把数据调制在上面，这样就同时将时钟和数据两路信号传输了回去。为了获得传感器输出的数据，需要为传感器提供驱动时钟，该时钟通过时钟获取电路从无线信号中获取。传感器输出的数据信号先经过调制移频电路后，再经过反射电路，对含有时钟的无线信号进行反向散射，实现含有时钟与总线数据的无线信号的回传。

Claims (4)

1.基于反向散射的无线总线通信方法，其特征在于，包括如下步骤：
网关将含有时钟和数据的无线信号发送到无处理器物联网终端，同时将含有时钟的无线信号作为载波，当所述无处理器物联网终端的传感器芯片有输出的数据时，把所述传感器芯片输出的标准的数据总线信号中的数据信号调制到所述载波上回传给网关；
其中，所述把所述传感器芯片输出的标准的数据总线信号中的数据信号调制到所述载波上，其具体为：采用含时钟的无线信号经过时钟提取电路获取时钟，将其作为总线时钟，进而获取总线数据，并用总线数据信号对含有时钟的无线信号进行反向散射。
2.根据权利要求1所述的基于反向散射的无线总线通信方法，其特征在于，当所述无处理器物联网终端接收到网关发送的无线信号时，经下行解调电路解调后获得标准的计算机总线信号，所述无处理器物联网终端中的传感器芯片通过所述标准的计算机总线信号驱动进行工作。
3.根据权利要求1所述的基于反向散射的无线总线通信方法，其特征在于，所述输出的数据经反向散射电路调制后，以无线信号的方式回传给网关，网关接收到该无线信号后将无线信号转换为标准的计算机总线信号。
4.根据权利要求1所述的基于反向散射的无线总线通信方法，其特征在于，所述传感器芯片输出的标准的数据总线信号中的数据信号先经过调制移频电路后，再经过反射电路，对含有时钟的无线信号进行反向散射，实现含有时钟与总线数据的无线信号的回传。
CN202010887330.2A 2020-08-28 2020-08-28 基于反向散射的无线总线通信方法 Active CN112039744B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010887330.2A CN112039744B (zh) 2020-08-28 2020-08-28 基于反向散射的无线总线通信方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010887330.2A CN112039744B (zh) 2020-08-28 2020-08-28 基于反向散射的无线总线通信方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112039744A CN112039744A (zh) 2020-12-04
CN112039744B true CN112039744B (zh) 2021-10-01

Family

ID=73586272

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010887330.2A Active CN112039744B (zh) 2020-08-28 2020-08-28 基于反向散射的无线总线通信方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112039744B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115398562B (zh) * 2021-03-22 2024-03-01 Oppo广东移动通信有限公司 智能控制方法、零信任控制设备、网关及系统
CN117203948A (zh) * 2021-04-20 2023-12-08 华为技术有限公司 反向散射通信系统中的多址接入
CN114462565A (zh) * 2021-12-27 2022-05-10 电子科技大学 一种易于定制的rfid感知标签

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106664510A (zh) * 2014-09-30 2017-05-10 X开发有限责任公司 用于反向散射通信的接收器
CN206740255U (zh) * 2017-05-19 2017-12-12 华东交通大学 一种超低功耗无线无源温度传感器
WO2018034439A1 (ko) * 2016-08-16 2018-02-22 전자부품연구원 무선전력전송을 위한 백스캐터 의존 통신 방법 및 이를 위한 백스캐터 의존 통신 시스템
CN110545530A (zh) * 2019-09-06 2019-12-06 陕西威迈仪器设备有限公司 无线传感器网络系统及数据传输方法
CN111342855A (zh) * 2020-03-19 2020-06-26 复旦大学 一种用于远距离反向散射通信系统的低功耗接收机

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009232372A (ja) * 2008-03-25 2009-10-08 Sony Corp 通信システム並びに通信装置
US10076228B1 (en) * 2008-10-29 2018-09-18 University Of South Florida Minimally invasive networked surgical system and method
EP3335432B1 (en) * 2015-08-12 2024-02-14 University of Washington Backscatter devices and network systems incorporating backscatter devices
CN106506426B (zh) * 2016-10-11 2019-03-29 电子科技大学 基于ofdm载波的反向散射通信调制方法
CN207011000U (zh) * 2017-08-02 2018-02-13 大连外国语大学 无线传感网络系统
CN109412992B (zh) * 2018-11-13 2020-07-14 上海交通大学 基于正交频分多址技术的反向散射系统及方法
CN109451565A (zh) * 2018-11-13 2019-03-08 浙江工业大学 基于无线识别感知平台wisp的低功耗显示节点
CN109547183A (zh) * 2018-12-06 2019-03-29 电子科技大学 一种全双工环境反向散射通信系统、传输方法及资源分配方法
CN110430148B (zh) * 2019-07-18 2020-10-16 华中科技大学 一种基于背向散射通信系统的能量波束赋形的优化方法
CN110809200A (zh) * 2019-11-12 2020-02-18 西北大学 一种无源backscatter长距离通信系统

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106664510A (zh) * 2014-09-30 2017-05-10 X开发有限责任公司 用于反向散射通信的接收器
WO2018034439A1 (ko) * 2016-08-16 2018-02-22 전자부품연구원 무선전력전송을 위한 백스캐터 의존 통신 방법 및 이를 위한 백스캐터 의존 통신 시스템
CN206740255U (zh) * 2017-05-19 2017-12-12 华东交通大学 一种超低功耗无线无源温度传感器
CN110545530A (zh) * 2019-09-06 2019-12-06 陕西威迈仪器设备有限公司 无线传感器网络系统及数据传输方法
CN111342855A (zh) * 2020-03-19 2020-06-26 复旦大学 一种用于远距离反向散射通信系统的低功耗接收机

Also Published As

Publication number Publication date
CN112039744A (zh) 2020-12-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112039744B (zh) 基于反向散射的无线总线通信方法
US5613228A (en) Gain adjustment method in two-way communication systems
AU732805B2 (en) Data transmitter-receiver
EP1154285A3 (en) Tag communication protocol & system
ATE330291T1 (de) Passiver transponder mit niedrigem energieverbrauch
CN104967487A (zh) 一种基于频率调制的带内透传监控信号的光模块
CN102708339A (zh) 电子货架标签系统的双频通信方法
CN207489012U (zh) 一种soc芯片
KR100616660B1 (ko) 저전력 무선 송수신기
WO2023109786A1 (zh) 反向散射通信方法、终端及网络侧设备
CN112165352A (zh) 一种卫星物联网终端及其数据交互方法
WO2022206503A1 (zh) 用于网络设备中数据信号传输的方法和装置
CN110996338A (zh) 能效最优的环境反向散射通信系统信息传输方法
US11888608B2 (en) Data transmission method and apparatus in backscatter communication
CN113784232B (zh) 一种基于LoRa的智能水表低功耗通信方法
JP2009187518A (ja) 電池不要なアクティブ発射回路とその応用
CN211702402U (zh) 蓝牙设备
CN114024619A (zh) 一种基于脉冲间隔调制的背向散射通信方法、装置及系统
CN209842068U (zh) 一种导航信息终端模块
CN210491217U (zh) 一种低功耗长距离物联网智能网关模块
CN213072711U (zh) 物联网终端向网关发送数据的调制电路
CN110831118B (zh) 实现低功耗的唤醒码Chirp信号生成方法及通信方法
CN214205519U (zh) 一种天基物联网数据采集模组
CN111372301A (zh) 一种移动通信终端及移动通信终端通信技术选择方法
CN116415614A (zh) 能降低标签单元功耗的频移反向散射标签系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20240424

Address after: Room A05, 1st Floor, Building 5, Zone D, No. 599 Century City South Road, High tech Zone, Chengdu City, Sichuan Province, 610000

Patentee after: Chengdu Chenxin IoT Technology Co.,Ltd.

Country or region after: China

Address before: 611731, No. 2006, West Avenue, Chengdu hi tech Zone (West District, Sichuan)

Patentee before: University of Electronic Science and Technology of China

Country or region before: China