CN112769470B - 一种可提取激励干扰的反向散射通信系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可提取激励干扰的反向散射通信系统及方法，属于无线通信技术和物联网领域，包括终端、激励器和接收器，彼此间可通过有线或无线方式连接。本发明中终端在反射过程采用单边带调制方式，其反射信号频率仅分布在激励信号频率某一边带范围内；系统接收解调过程中，需要先提取另一边带的单边带激励干扰，然后将提取的另一边带的单边带激励干扰作为参考，并从单边带终端反射和激励干扰混合信号中去除单边带激励干扰信号，从而提取出单边带终端反射信号。本发明通过终端单边带反射调制保留了激励信号对终端反射信号的干扰信息，并在解调过程中提取和抵消掉该干扰误差，从而提升了接收器激励干扰消除能力和通信解调能力。

Description

一种可提取激励干扰的反向散射通信系统及方法

技术领域

本发明属于无线通信技术和物联网领域，尤其涉及一种可提取激励干扰的反向散射通信系统及方法。

背景技术

对于反向散射通信系统，比如RFID技术，由于终端成本和功耗限制了信号处理和通信能力，同时终端不主动发射射频信号，而是反射射频激励信号，由于激励信号源和终端间的距离导致其叠加的终端反馈信号的能量大大低于激励信号，因此激励信号在接收器相对于终端反馈信号而言是一种干扰，如何去掉这种干扰就是反向散射通信系统能否实现的一个关键因素。

对于反向散射通信，可以采用多种信号作为射频激励信号，其射频激励信号的干扰除了激励信号本身外，还有激励信号的各种误差导致的干扰，比如激励信号的相位噪声、频偏、空间多径等误差。为了能够识别终端反馈信号，终端反馈信号通常和激励信号本身在频率、时间、相位、幅度上有一定差异，从而激励信号本身通常比较容易在接收器消除掉，但是由于激励信号的相位噪声、频偏、空间多径等误差和终端反馈信号可能处于相同频率、相同时刻，而终端反馈信号在能量上通常远远小于激励信号，导致激励信号的相位噪声、频偏、空间多径等误差不容易在接受端被消除掉，且对终端反馈信号会产生较大干扰，导致信噪比降低，限制激励/发射到终端的激励距离。

反向散射通信系统架构主要包括收发一体架构、激励接收同步收发分离架构、激励接收异步收发分离架构三种反向散射通信系统。传统收发一体架构反向散射通信系统和激励接收同步收发分离架构在激励和接收通道间需要通过有线连接的方式传输同步校准信号，而激励接收异步收发分离架构则没有通过有线连接的方式传输同步校准信号。

现有的反向散射通信系统解调过程中，由于终端反射信号为待识别未知信号，激励干扰信号存在时变特性，二者在空间信道中发生了信号混合叠加，导致混合信号处理中存在二者的相互干扰，导致现有的激励干扰消除技术——射频干扰对消技术和数字干扰对消技术，需要利用额外的同步校准信号作为参考进行干扰消除。因此现有的激励干扰消除技术主要针对传统收发一体架构和激励接收同步收发分离架构反向散射通信系统，并不能有效地在激励接收异步收发分离架构中减小激励干扰对终端信号解调的影响，因此限制了系统的通信性能和通信距离。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种可提取激励干扰的反向散射通信系统及方法，解决了异步激励接收通道间的终端信号和激励干扰信号混合后的信号提取问题，有或者没有来自激励器的同步校准信号并不影响系统的正常工作。本发明可以应用于传统收发一体架构反向散射通信系统、激励接收同步收发分离架构和激励接收异步收发分离架构的反向散射系统。特别的，本发明还可以应用于RFID技术。

为了达到以上目的，本发明采用的技术方案为：

本方案提供一种可提取激励干扰的反向散射通信系统，包括终端、激励器和接收器；

所述终端用于接收激励器发射的激励信号，同时根据接收的激励信号产生反馈信号，并将反馈信号发送至接收器；所述终端反射过程中采用单边带调制方式，即终端反射信号主要存在于激励信号的单边带频率范围内，对应另一边带频率范围内没有终端反射信号；所述终端在单边带调制方式中可以采用正交调制或其它调制方式实现单边带调制，并且可以通过阻抗匹配调节反射信号的功率；

所述接收器用于接收单边带终端反射信号和激励干扰信号叠加形成的接收混合信号，并能够直接从所述接收混合信号中分别提取单边带终端反射信号和对应另一边带频率范围内的激励干扰信号，并能够从单边带终端反射信号中通过对消等方式去除对应的激励干扰信号，并能够从消除激励干扰信号的单边带终端反射信号中进行解调处理和提取终端反馈信息。

基于上述系统，本发明提供了一种可提取激励干扰的反向散射通信方法，通过激励器发送激励信号，终端在反射激励信号的同时附带自身反馈信息，接收器接收激励信号和终端反射信号的混合信号进行解调。

本发明所提出的上述方法主要包括以下步骤：

S1、系统通过激励器发送激励信号；

S2、终端接收激励信号并反射激励信号，反射过程中终端采用单边带调制方式将自身反馈信息调制到反射信号上，所述单边带调制方式可通过正交调制或其它调制方式实现，所述反射信号为单边带终端反射信号，所述反射信号经过通信链路叠加激励干扰信号得到接收混合信号；

S3、接收器接收到S2中所述接收混合信号，所述接收混合信号包括S2中所述单边带终端反射信号和激励干扰信号，接收器可以通过正交解调和滤波等方式分别提取单边带终端反射和激励干扰混合信号以及另一边带的单边带激励干扰信号；

S4、接收器利用步骤S3中所述提取的另一边带的单边带激励干扰信号，将所述单边带终端反射和激励干扰混合信号减去步骤S3中所述提取的另一边带的单边带激励干扰信号的共轭或正交信号，得到消除激励干扰的单边带终端反射信号；

S5、接收器利用步骤S4中所述消除激励干扰的单边带终端反射信号，继续进行终端反射信号的解调过程，从而提取终端反馈的信息。

本发明的有益效果：

(1)本发明针对反向散射通信系统，提出了一种可提取激励干扰的反向散射通信系统及方法，通过终端单边带调制保留了对应另一边带内激励干扰误差的信息，使得接收器能够分别提取单边带终端反射信号和单边带激励干扰信号，并且能够利用提取的单边带激励干扰信号消除单边带终端反射和激励干扰混合信号中的单边带激励干扰信号，从而有效地减小了激励干扰对终端反射信号的影响，提高了接收器对终端反射信号的解调能力。

(2)本发明可以适用于收发一体架构、激励接收同步收发分离架构、激励接收异步收发分离架构的反向散射通信系统，尤其解决了激励接收异步收发分离架构反向散射通信系统中终端信号和激励干扰信号混合后的信号提取问题。

(3)本发明通过优化终端架构和信号处理流程提升了接收器解调终端反射信号过程中的激励干扰消除能力和通信解调能力。特别地，本发明可以在接收器只接收到接收混合信号且缺少同步校准信号、第二激励信号或参考信号的情况下也完成终端信号的解调功能，从而拓展了反向散射通信系统的实际应用场景。

附图说明

图1为反向散射系统架构示意图。

图2为现有的激励干扰消除技术系统架构示意图。

图3为本发明实施例1的终端架构和接收器接收混合信号示意图。

图4为本发明实施例1的接收干扰提取和消除技术示意图。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

实施例1

反向散射通信系统解调过程中，由于终端反射信号为待识别未知信号，激励干扰信号存在时变特性，二者在空间信道中发生了信号混合叠加，导致混合信号处理中存在二者的相互干扰。接收器需要先获取激励干扰信号的信息，才能从混合信号中去除激励干扰信号，得到消除干扰的终端反射信号。

本发明提出了一种可提取激励干扰的反向散射通信系统，通过终端单边带调制保留了对应另一边带内激励干扰误差的信息，使得接收器能够分别提取单边带终端反射和激励干扰混合信号以及单边带激励干扰信号，并且能够利用提取的单边带激励干扰信号消除单边带终端反射和激励干扰混合信号中的单边带激励干扰信号，从而有效地减小了激励干扰对终端反射信号的影响，提高了接收器对终端反射信号的解调能力。

本实施例中，如图1所示，系统包括终端、激励器和接收器；所述终端用于接收发射器发射的激励信号，同时根据接收的激励信号产生反馈信号，并将反馈信号发送至接收器。

本实施例中，如图1所示，激励和接收可以为三种不同架构反向散射通信系统中的激励和接收通道，相互间可以在同一设备上，也可以在不同设备上，相互间可以通过设备连接或者其它方式连接。

如图2所示，现有的激励干扰消除技术主要包括射频干扰对消技术和数字干扰对消技术，均需要系统在接收器和激励器间传输同步校准信号，从而获取激励干扰信息。

本实施例中，如图3所示，终端在反射过程中主要采用单边带调制方式，即终端反射信号主要存在于激励信号的单侧频率范围内，对应另一侧频率范围内没有终端反射信号。终端在单边带调制方式中可以采用正交调制或其它调制方式实现单边带调制，并且可以通过阻抗匹配调节反射信号的功率。

本实施例中，如图3所示，接收器接收的混合信号为终端反射信号和激励干扰信号的叠加。

本实施例中，如图4所示，接收器在接收解调过程中可以通过滤波或正交解调等方式从接收混合信号中分别提取出单边带终端反射和激励干扰混合信号、单边带激励干扰信号，然后将上述提取的单边带混合信号减去提取的单边带激励干扰信号的共轭或正交信号。该提取的单边带混合信号可以经过适当的相位、时延和幅度调节，以匹配单边带激励干扰信号的共轭或正交信号的相位、时延和幅度。

本实施例中，如图3和图4所示，本发明提供了一种可提取激励干扰的反向散射通信方法，其实现方法如下：

S1、系统通过激励器发送激励信号；

S2、终端接收激励信号并反射激励信号，反射过程中终端采用单边带调制方式将自身反馈信息调制到反射信号上，所述单边带调制方式可通过正交调制或其它调制方式实现，所述反射信号为单边带终端反射信号，所述反射信号经过通信链路叠加激励干扰信号得到接收混合信号；

S3、接收器接收到S2中所述接收混合信号，所述接收混合信号包括S2中所述单边带终端反射信号和激励干扰信号，接收器可以通过正交解调和滤波等方式分别提取单边带终端反射和激励干扰混合信号以及另一边带的单边带激励干扰信号；

S4、接收器利用步骤S3中所述提取的另一边带的单边带激励干扰信号，将所述单边带终端反射和激励干扰混合信号减去步骤S3中所述提取的另一边带的单边带激励干扰信号的共轭或正交信号，得到消除激励干扰的单边带终端反射信号；

S5、接收器利用步骤S4中所述消除激励干扰的单边带终端反射信号，继续进行终端反射信号的解调过程，从而提取终端反馈的信息。

本发明通过优化系统接收架构和解调流程、终端架构和调制方式，在接收解调过程中消除了激励干扰并且提取了终端反射信号，从而有效地减小了激励干扰对终端反射信号的影响，提高了接收器对终端反射信号的解调能力，特别是能够提升激励接收异步收发分离架构反向散射通信系统的激励干扰消除能力和通信解调能力，同时也适用于收发一体、激励接收同步收发分离架构的反向散射通信系统，从而拓展了反向散射通信系统的实际应用场景。

Claims (2)

1.一种可提取激励干扰的反向散射通信系统，其特征在于，包括终端、激励器和接收器；

所述终端用于接收激励器发射的激励信号，同时根据接收的激励信号产生反馈信号，并将反馈信号发送至接收器；所述终端反射过程中采用单边带调制方式，即终端反射信号主要存在于激励信号的单边带频率范围内，对应另一边带频率范围内没有终端反射信号；

所述接收器用于接收单边带终端反射信号和激励干扰信号叠加形成的接收混合信号，并能够直接从所述接收混合信号中分别提取单边带终端反射信号和对应另一边带频率范围内的激励干扰信号，并能够从单边带终端反射信号中通过对消等方式去除对应的激励干扰信号，并能够从消除激励干扰信号的单边带终端反射信号中进行解调处理和提取终端反馈信息。

2.根据权利要求1所述的可提取激励干扰的反向散射通信系统，其特征在于，系统通过激励器发送激励信号，终端在反射激励信号的同时附带自身反馈信息，接收器接收激励信号和终端反射信号的混合信号进行解调，具体包括以下步骤：

S1、系统通过激励器发送激励信号；

S2、终端接收激励信号并反射激励信号，反射过程中终端采用单边带调制方式将自身反馈信息调制到反射信号上，所述单边带调制方式可通过正交调制或其它调制方式实现，所述反射信号为单边带终端反射信号，所述反射信号经过通信链路叠加激励干扰信号得到接收混合信号；

S3、接收器接收到S2中所述接收混合信号，所述接收混合信号包括S2中所述单边带终端反射信号和激励干扰信号，接收器可以通过正交解调和滤波等方式分别提取单边带终端反射和激励干扰混合信号以及另一边带的单边带激励干扰信号；

S4、接收器利用步骤S3中所述提取的另一边带的单边带激励干扰信号，将所述单边带终端反射和激励干扰混合信号减去步骤S3中所述提取的另一边带的单边带激励干扰信号的共轭或正交信号，得到消除激励干扰的单边带终端反射信号；

S5、接收器利用步骤S4中所述消除激励干扰的单边带终端反射信号，继续进行终端反射信号的解调过程，从而提取终端反馈的信息。

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