CN113543350B

CN113543350B - 一种基于频率映射的速率自适应方法

Info

Publication number: CN113543350B
Application number: CN202110341433.3A
Authority: CN
Inventors: 李灯熬; 赵菊敏; 张潼
Original assignee: Taiyuan University of Technology
Current assignee: Taiyuan University of Technology
Priority date: 2021-03-30
Filing date: 2021-03-30
Publication date: 2022-09-13
Anticipated expiration: 2041-03-30
Also published as: CN113543350A

Abstract

本发明涉及信号通信领域，公开了一种基于频率映射的速率自适应方案，首先对频率范围进行分组，通过实验并利用分类器进行映射得到最佳速率组合方案；接着引入相位差和接收的信号强度指示两个指标判断天线辐射死区，为其固定速率，减少探测时间；通过对动态信道的实时状况对上、下行链路的速率进行调整，即速率自适应这项关键技术使得链路速率随着动态信道质量的改变而改变，以达到提高系统吞吐量。

Description

一种基于频率映射的速率自适应方法

技术领域

本发明涉及到了一种新型的速率自适应方案，具体为基于频率映射的速率自适应方案。

背景技术

现如今物联网的技术发展迅速，许多新兴的领域都利用了物联网技术，而其中无源感知作为引擎，其自身不具备或者不依赖自身的电源设备供电，而是利用环境获得能量以此来进行通信、计算等。然而现阶段无源感知获取能量的方式单一，能量转换效率也相对较低，因此只能使用反向散射通信。

在反向散射通信中，由于路径损耗和外界干扰的影响，反向散射通信对动态信道的质量非常敏感，因此需要根据动态信道的实时状况对上、下行链路的速率进行调整，即速率自适应这项关键技术。

发明内容

为了解决现有技术动态信道无法根据实时状况对上、下行链路的速率进行调整这一问题，提出一种合适的速率自适应方案，使得链路速率随着动态信道质量的改变而改变，以达到提高系统吞吐量的目的。

本发明的技术方案如下：

一种基于频率映射的速率自适应方法，在一定频率范围对应一个上、下链路速率组合方法，首先对频率范围进行分组，通过实验并利用分类器进行映射得到最佳速率组合方案；接着引入相位差和接收的信号强度指示两个指标判断天线辐射死区，为其固定速率，减少探测时间，其中具体步骤包括频率阈值选择、频率映射和位置探测的方法。

进一步地，所述频率范围为860MHZ-960MHZ。

进一步地，所述频率阈值选择的方法，步骤如下：

a1)记录从860MHZ开始到信道状态改变时的频率；

a2)上述步骤频率范围取中位数定为fc；

a3)步骤a1区间端点的差值为阈值fth；

a4)根据测量将以不同的fc为中心将860MHZ-960MHZ这段频段分为若干个类似于(fc-fth,fc+fth)的区间；

a5)将每个区间与一个最佳的速率组合方案对应。

进一步地，所述的频率映射的方法，步骤如下：

b1)通过上述频率阈值选择的方法得到的阈值对频率进行分组；

b2)使用分类器对各区间对应一个速率进行训练。

进一步地，所述的频率映射的方法使用频率作为分类器的分类依据。

进一步地，所述的位置探测的方法，步骤如下：

c1)首先固定一点坐标；

c2)利用阅读器测量出该坐标下的相位信息，记为θ1；

c3)当标签处于某一个位置时，可以通过阅读器得到接收的信号强度指示；

c4)当标签处于某一个位置时，可以通过阅读器得到相位信息θ2；

c5)确定天线辐射死区范围内的接收的信号强度指示和相位差(θ1-θ2)的范围；

c6)可通过相位差估算出距离。

c7)然后以此设立阈值接收的信号强度指示阈值RSSIth和相位差阈值Δθth，

c8)后若标签处于任意位置时，可得到其RSSI值和相位差Δθ，

c9)若有RSSI小于RSSIth且Δθ小于Δθth

则认为判断标签所处位置不在天线死区，否则，认为标签此时处于天线辐射死区内，此时直接使用固定的低速率。

c10)若不在，直接利用前面的映射方案进行速率选择。

本发明的根据动态信道的实时状况对上、下行链路的速率进行调整，即速率自适应这项关键技术使得链路速率随着动态信道质量的改变而改变，以达到提高系统吞吐量。

附图说明

图1为本发明的实验数据示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1实验数据所示，本发明提供了一种通过对速率的合适选择以及减少探测消耗的时间来提高系统的吞吐量。

本发明的技术方案如下：

其中频率阈值选择：

从860MHZ开始，直到信道状态改变时将此时的频率记录下来，在这段频率范围中取中位数定为fc，以此为基准，其到区间端点的差值的即为阈值fth。根据测量将以不同的fc为中心将860MHZ-960MHZ这段频段分为若干个类似于(fc-fth,fc+fth)的区间，将每个区间与一个最佳的速率组合方案对应。

频率映射：

利用之前得到的阈值对频率进行分组，即上边提到的区间。每个区间对应一个速率。和之前的类似，使用分类器对其进行训练，但放弃使用RSSI和丢包率作为指标的分类器映射方式，因为即使上下行链路速率一致，不同的标签其RSSI和丢失率是不同的，甚至会出现较大的差别，此时如果依旧使用这种映射方式其准确性会显著下降。因此使用频率作为分类器的分类依据。

位置探测：

首先固定一点坐标，利用阅读器测量出该坐标下的相位信息，记为θ1，当标签处于某一个位置时，可以通过阅读器得到RSSI和相位信息θ2，通过实验大致确定天线辐射死区范围内的RSSI和相位差(θ1-θ2)的范围，因为有

即可通过相位差估算出距离。然后以此设立阈值RSSIth和Δθth，而后若标签处于任意位置时，可得到其RSSI值和相位差Δθ，若有

RSSI<RSSIth且Δθ<Δθth

则认为判断标签所处位置不在天线死区，否则，认为标签此时处于天线辐射死区内，此时直接使用固定的低速率，这是基于如图1所示的实验结果。若不在，直接利用前面的映射方案进行速率选择。

以上所述仅为本发明的实施例，根据动态信道的实时状况对上、下行链路的速率进行调整，即速率自适应这项关键技术使得链路速率随着动态信道质量的改变而改变，以达到提高系统吞吐量。并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种基于频率映射的速率自适应方法，在一定频率范围对应一个上、下链路速率组合方法，其特征在于，首先对频率范围进行分组，通过实验并利用分类器进行映射得到最佳速率组合方案；接着引入相位差和接收的信号强度指示两个指标判断天线辐射死区，为其固定速率，减少探测时间，其中具体步骤包括频率阈值选择、频率映射和位置探测的方法；

其中，所述频率范围为860MHZ-960MHZ；

其中，所述频率阈值选择的方法，步骤如下：

a1)记录从860MHZ开始到信道状态改变时的频率；

a2)上述步骤频率范围取中位数定为fc；

a3)步骤a1区间端点的差值为阈值fth；

a5)将每个区间与一个最佳的速率组合方案对应。

2.根据权利要求1所述的一种基于频率映射的速率自适应方法，其特征在于：所述的频率映射的方法，步骤如下：

b2)使用分类器对各区间对应一个速率进行训练。

3.根据权利要求2所述的一种基于频率映射的速率自适应方法，其特征在于：所述的频率映射的方法使用频率作为分类器的分类依据。

4.根据权利要求3所述的一种基于频率映射的速率自适应方法，其特征在于：所述的位置探测的方法，步骤如下：

c1)首先固定一点坐标；

c2)利用阅读器测量出该坐标下的相位信息，记为θ1；

c6)可通过相位差估算出距离；

c7)然后以此设立阈值接收的信号强度指示阈值RSSIth和相位差阈值Δθth；

c8)后若标签处于任意位置时，可得到其RSSI值和相位差Δθ；

c9)若有RSSI小于RSSIth且Δθ小于Δθth则认为判断标签所处位置不在天线死区，否则，认为标签此时处于天线辐射死区内，此时直接使用固定的低速率；

c10)若不在，直接利用前面的映射方案进行速率选择。