CN117082608A

CN117082608A - 支持寻呼的lte反向散射节能通信方法及系统

Info

Publication number: CN117082608A
Application number: CN202311331940.4A
Authority: CN
Inventors: 丰芸芸; 王公仆; 龚伟
Original assignee: University of Science and Technology of China USTC
Current assignee: University of Science and Technology of China USTC
Priority date: 2023-10-16
Filing date: 2023-10-16
Publication date: 2023-11-17
Anticipated expiration: 2043-10-16
Also published as: CN117082608B

Abstract

本发明公开一种支持寻呼的LTE反向散射节能通信方法及系统，属反向散射通信领域。方法包括：步骤1，当静态的反向散射装置检到唤醒数据包后，进入低功率唤醒状态，并解码确定被唤醒，进入高功率活动状态；步骤2，反向散射装置接收由LTE基站通过用户设备转发的寻呼消息，确定寻呼帧和寻呼时刻；步骤3，反向散射装置以寻呼帧和寻呼时刻为锚点，进入周期性寻呼模式，直到找到自身的ID；步骤4，处于高功率活动状态的反向散射装置用LTE基站发射的信号为激励源调制成反向散射数据向用户设备发送，以解调获取标签数据。该系统及方法利用占空比寻呼机制节省LTE反向散射通信中的反向散射装置能耗，实现了LTE反向散射节能通信的效果。

Description

支持寻呼的LTE反向散射节能通信方法及系统

技术领域

本发明属于反向散射通信领域，涉及LTE网络的寻呼技术，是一种支持寻呼的LTE反向散射节能通信方法及系统。

背景技术

为物理世界中的万物赋予无处不在的连接一直是物联网 (IoT) 领域的长期愿景，微型标签通过普遍感知、智能交互和移动控制将现实世界数字化。当今的物联网解决方案主要采用主动式无线通信，例如：蓝牙、WiFi和LTE等。尽管这些技术能够实现远距离传输和可靠覆盖，但它们面临着一个关键挑战：功耗较大。例如，持续的LTE流量可能会快速耗尽智能手机的电量。

为解决上述问题，反向散射通信已被提议作为主动式无线电的理想替代方案。反向散射通信不需要载波生成。相反，它利用已有的载波信号将其待传输的数据搭载在激励信号上。因此，反向散射无线电消耗的功耗比主动式无线电低三到四个数量级。典型的反向散射系统由三部分组成：载波发生器、反向散射标签和反向散射接收器。以射频识别(RFID) 为例，RFID阅读器既充当载波发生器又充当接收器。但是，它需要昂贵的专用硬件，因此无法大规模部署。为此，研究人员探索了利用环境流量和商用无线电进行反向散射，例如：蓝牙反向散射和WiFi反向散射。虽然使用蓝牙和WiFi无线电作为激励信号不需要定制硬件，但也存在一些限制。首先，信号的传输具有突发性和间歇性，无法提供稳定的载波；其次，蓝牙和WiFi是主流的室内无线技术，无法用于室外通信；第三，蓝牙和WiFi在拥挤的ISM频段上工作。相比之下，LTE信号具有连续的传输、无处不在的覆盖和多样的频率等特性，使其在反向散射方面优于WiFi和其他信号。

但现有的LTE反向散射系统不支持LTE标准中规定的占空比模式，这就错失了提高能效的机会。特别是，主动式LTE无线电的节能机制不能直接用于LTE反向散射。传统LTE使用不连续接收 (Discontinuous Reception) 来节省能量并定期唤醒，以避免即使网络与用户设备 (User Equipment) 之间没有流量，用户设备UE也必须继续监视网络的情况。这种机制可以大大降低功耗，但需要接收器结合高频振荡器来与接收到的LTE信号互相关以定位特定子帧，这不可避免地会造成高功耗，对于能量受限的反向散射设备来说是不可取的。另一方面，现有反向散射系统的节能方法与LTE不兼容。大多数反向散射系统仅依靠设计低功耗电路来节省能源。例如，设计无源高带宽包络检测器用于采集基带信号，而包络检测器由二极管、电容和电阻等无源元件构成，因此具有固有的超低功耗。然而，这些系统一直处于高功率的活动状态，造成能量的浪费。

造成反向散射通信中能量消耗有两个主要原因，一是电路元件消耗能量，例如电压比较器。虽然电路会造成能量消耗，但在满足传输要求的前提下，电路的设计可以尽量选择一些无源、低功耗的元器件。例如，包络检波器可以由二极管、电阻和电容等无源元件组成。另一个原因是基带处理，这部分能量浪费的一个重要因素是标签状态的控制。当标签与作为发射器的LET基站之间没有流量传输时，标签仍处于高功率激活状态，造成能量浪费。反之，在没有数据传输时控制标签进入低功耗休眠状态，可以大大节省能量。对于LTE通信，寻呼是业务接入请求的发起，也是LTE网络中最关键的电源管理机制之一。但LTE通信现有的寻呼机制中，识别寻呼帧 (PagingFrame)和寻呼时刻 (Paging Occasion)，以及解码寻呼消息需要高功率数字化和信号处理，而反向散射标签由于能量受限并不能识别寻呼帧(PagingFrame) 和寻呼时刻 (Paging Occasion)，也不能解码寻呼消息，因此LTE通信现有的寻呼机制并无法直接用于LTE反向散射通信中，因此，如何借助寻呼技术实现LTE反向散射的高效与节能是需要解决的问题。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的是提供了一种支持寻呼的LTE反向散射节能通信方法，能利用占空比寻呼机制来节省LTE反向散射系统的能量，达到LTE反向散射高效节能的目的，进而解决现有技术中存在的上述技术问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种支持寻呼的LTE反向散射节能通信方法，其特征在于，包括：

步骤1，低功率唤醒：当处于初始静态功率状态的反向散射装置检测到唤醒数据包后，进入低功率唤醒状态，并对所述唤醒数据包进行解码，当解码后确定被唤醒，则进入高功率活动状态；

步骤2，转发寻呼消息：处于高功率活动状态的反向散射装置接收由LTE基站通过用户设备转发的寻呼消息，并识别寻呼消息确定寻呼帧和寻呼时刻；

步骤3，周期性寻呼：反向散射装置以确定的寻呼帧和寻呼时刻作为锚点，进入周期性寻呼模式，在周期性寻呼模式中，反向散射装置每隔一个寻呼周期对寻呼消息进行一次解码直到从中找到该反向散射装置自身的ID，在对寻呼消息进行解码的寻呼周期中反向散射装置进入高功率活动状态，在非解码的寻呼周期中反向散射装置进入低功耗休眠模式，在找到该反向散射装置自身的ID的寻呼周期反向散射装置退出周期性寻呼模式且反向散射装置保持高功率活动状态；

步骤4，反向散射通信：处于高功率活动状态的反向散射装置利用LTE基站发射的信号作为激励源并调制成反向散射数据向与该反向散射装置通信的所述用户设备发送，由所述用户设备解调反向散射数据以获取标签数据。

一种支持寻呼的LTE反向散射节能通信系统，用于实现本发明所述的方法，包括：

LTE基站、用户设备和反向散射装置；其中，

所述LTE基站，分别与所述用户设备和反向散射装置进行通信连接，能发送LTE寻呼信号和LTE通信信号；

所述用户设备，与所述反向散射装置通信连接，能将LTE基站的寻呼消息转发给反向散射装置以及接收来自反向散射装置的反向散射数据；

所述反向散射装置，与所述用户设备通信连接，当处于初始静态功率状态时检测到唤醒数据包后，进入低功率唤醒状态，并对所述唤醒数据包进行解码，当解码后确定被唤醒则进入高功率活动状态；处于高功率活动状态时，接收由LTE基站通过用户设备转发的寻呼消息，并识别寻呼消息确定寻呼帧和寻呼时刻；以确定的寻呼帧和寻呼时刻作为锚点，进入周期性寻呼模式，在周期性寻呼模式中，每隔一个寻呼周期对寻呼消息进行一次解码直到从中找到该反向散射装置自身的ID，在对寻呼消息进行解码的寻呼周期中进入高功率活动状态，在非解码的寻呼周期中进入低功耗休眠模式，在找到该反向散射装置自身的ID的寻呼周期反向散射装置退出周期性寻呼模式且保持高功率活动状态；处于高功率活动状态的反向散射装置利用LTE基站发射的信号作为激励源并调制成反向散射数据向与该反向散射装置通信的用户设备发送，由所述用户设备解调反向散射数据以获取标签数据。

与现有技术相比，本发明所提供的支持寻呼的LTE反向散射节能通信方法及系统，其有益效果包括：

通过低功率唤醒、用户设备转发寻呼消息、周期性寻呼解码的配合，实现了根据网络流量状况来切换反向散射装置的功耗状态，即反向散射装置在LTE网络有流量时进入激活状态，否则，它处于低功耗睡眠状态以节省能量，通过利用占空比寻呼机制来节省LTE反向散射通信中的反向散射装置量耗，在LTE反向散射通信中达到了很好的节能效果。

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支持寻呼的LTE反向散射节能通信方法的流程图。

图2为本发明实施例提供的支持寻呼的LTE反向散射节能通信方法的反向散射装置状态切换示意图。

图3为本发明实施例提供的支持寻呼的LTE反向散射节能通信方法的寻呼消息转发过程示意图。

图4为本发明实施例提供的支持寻呼的LTE反向散射节能通信系统的示意图。

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，这并不构成对本发明的限制。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。

首先对本文中可能使用的术语进行如下说明：

术语“和/或”是表示两者任一或两者同时均可实现，例如，X和/或Y表示既包括“X”或“Y”的情况也包括“X和Y”的三种情况。

术语“包括”、“包含”、“含有”、“具有”或其它类似语义的描述，应被解释为非排它性的包括。例如：包括某技术特征要素（如原料、组分、成分、载体、剂型、材料、尺寸、零件、部件、机构、装置、步骤、工序、方法、反应条件、加工条件、参数、算法、信号、数据、产品或制品等），应被解释为不仅包括明确列出的某技术特征要素，还可以包括未明确列出的本领域公知的其它技术特征要素。

术语“由……组成”表示排除任何未明确列出的技术特征要素。若将该术语用于权利要求中，则该术语将使权利要求成为封闭式，使其不包含除明确列出的技术特征要素以外的技术特征要素，但与其相关的常规杂质除外。如果该术语只是出现在权利要求的某子句中，那么其仅限定在该子句中明确列出的要素，其他子句中所记载的要素并不被排除在整体权利要求之外。

除另有明确的规定或限定外，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如：可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本文中的具体含义。

术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化描述，而不是明示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本文的限制。

下面对本发明所提供的支持寻呼的LTE反向散射节能通信方法及系统进行详细描述。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。本发明实施例中未注明具体条件者，按照本领域常规条件或制造商建议的条件进行。本发明实施例中所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

如图1、图2所示，本发明实施例提供一种支持寻呼的LTE反向散射节能通信方法，包括如下步骤：

优选的，上述方法的步骤2中，LTE基站通过用户设备以幅度调制方式将寻呼消息转发给反向散射装置。

参见图3，优选的，上述方法的步骤2中，LTE基站经编码、速率匹配、调制后将LTE寻呼消息传输至与该LTE基站通信的用户设备；

所述用户设备将接收的LTE寻呼消息进行幅度调制后转发给反向散射装置。

优选的，上述方法的步骤2中，反向散射装置按以下方式识别寻呼消息确定寻呼帧和寻呼时刻，包括：

通过将寻呼信号与预存的前导码进行匹配来识别寻呼消息；

从识别出的时间节点回溯到一个固定长度前导码的长度来确定寻呼帧和寻呼时刻。

如图4所示，本发明实施例还提供一种支持寻呼的LTE反向散射节能通信系统，用于实现上述的方法，包括：

LTE基站、用户设备和反向散射装置；其中，

优选的，上述系统中，所述用户设备通过幅度调制方式将LTE基站的寻呼消息转发给反向散射装置。

优选的，上述系统中，所述LTE基站通过编码、速率匹配、调制后将LTE寻呼消息传输至与该LTE基站通信的用户设备。

优选的，上述系统中，所述反向散射装置按以下方式识别寻呼消息确定寻呼帧和寻呼时刻，包括：通过将寻呼信号与预存的前导码进行匹配来识别寻呼消息；从识别出的时间节点回溯到一个固定长度前导码的长度来确定寻呼帧和寻呼时刻。

综上可见，本发明实施例的系统及方法，支持LTE标准的寻呼机制的占空比式反向散射节能，能根据网络流量状况来切换反向散射装置的功耗状态，即反向散射装置在LTE网络有流量时进入激活状态，否则，它处于低功耗睡眠状态以节省能量，通过利用占空比寻呼机制来节省LTE反向散射通信中的反向散射装置能耗，在LTE反向散射通信中达到了很好的节能效果。

为了更加清晰地展现出本发明所提供的技术方案及所产生的技术效果，下面以具体实施例对本发明实施例所提供的支持寻呼的LTE反向散射节能通信方法及系统进行详细描述。

实施例1

如图1所示，本发明实施例提供一种寻呼节能的LTE反向散射通信方法，支持LTE标准的寻呼机制的占空比式反向散射节能，为实现该LTE反向散射通信方法需要满足传输要求和节能，其中，为满足传输要求，反向散射标签须处于高功率激活状态才能对信号进行解码。这是因为在低功耗状态下，反向散射标签的采样精度不足，解码能力有限，导致反向散射标签无法正确解码信号；为了节能，反向散射标签在没有数据传输时需要进入低功耗休眠状态。

为实现以上两个基本要求，本发明采用寻呼机制来高效节能。该机制符合标准，作为发射机的LTE基站只能在寻呼周期的反向散射标签的高功率活动状态下发送寻呼信号。因此，可以将这种机制应用到LTE反向散射中，以达到高效的节能效果。

参见图1，该方法具体包括以下步骤：

步骤1，作为反向散射装置的反向散射标签初始处于初始静态功率状态，检测到唤醒数据包，它就会进入低功率唤醒状态，直到它被唤醒到高功率活动状态，这表明寻呼消息即将到来；本发明通过引入这种低功耗唤醒策略来指示寻呼消息即将到来，能在确定PF和PO之前，减轻反向散射标签始终处于高功率活动状态以识别寻呼所造成的能量浪费；

在唤醒过程中，反向散射标签对使用幅度调制 (amplitude modulation) 的唤醒数据包进行解码，由于简单唤醒不需要高精度采样，反向散射标签可以在低功耗唤醒状态下解码唤醒数据包。

步骤2，为了使能量受限的标签能够解码寻呼消息，LTE基站使用UE（即用户设备）将寻呼消息转发给反向散射标签，处于高功率活动状态的反向散射标签对转发过来的寻呼消息进行解码，确定寻呼帧 (Paging Frame) 和寻呼时刻 (Paging Occasion)；

上述使用用户设备将寻呼消息转发给反向散射标签的方式，将高功率数字化和信号处理交给了用户设备，解决了能量受限的反向散射标签不能直接处理LTE基站直接传输的寻呼消息，识别寻呼帧 (Paging Frame) 和寻呼时刻 (Paging Occasion)，也不能直接解码LTE基站直接传输的寻呼消息的问题。

步骤3，处于高功率活动状态的反向散射标签以确定的寻呼帧 (Paging Frame)和寻呼时刻 (Paging Occasion)作为锚点，进入周期性寻呼模式，在周期性寻呼模式中，在高功率活动状态和低功耗休眠状态之间切换，直到在寻呼消息中找到自身的ID，在找到该反向散射装置自身的ID的寻呼周期，反向散射装置退出周期性寻呼模式且反向散射装置保持高功率活动状态；

上述周期性寻呼模式调整反向散射标签的功率状态，避免了反向散射标签在LTE基站的覆盖范围内，无法检测并识别寻呼消息以降低功耗，必须一直识别寻呼信号，直到成功识别，使反向散射标签一直处于高功率活动状态才能进行高精度采样和解码的寻呼识别，导致反向散射标签功耗较高的问题，这种占空比寻呼机制通过在不同功率状态之间切换来实现高能效；

步骤4，处于高功率活动状态的反向散射装置利用LTE基站发射的信号作为激励源并调制成反向散射数据向与该反向散射装置通信的所述用户设备发送，由所述用户设备解调反向散射数据以获取标签数据。

图2展示了本发明的节能机制和状态切换：反向散射标签最初处于静态，当检测到唤醒数据包时，反向散射标签进入唤醒状态并对幅度调制的唤醒数据包进行解码；一旦反向散射标签被唤醒，它就进入高功率活动状态并识别由UE（即用户设备）转发的寻呼消息；当识别到寻呼信息后，反向散射标签确定PF和PO，进入周期寻呼模式，对寻呼消息进行解码。由于反向散射标签ID为110，因此它的ID在解码消息中不存在；结果，反向散射标签从高功率活动状态切换到低功耗睡眠状态，等待下一个寻呼消息的到来；等待一个寻呼周期后，反向散射标签再次激活进入高功率活动状态，继续解码寻呼消息；由于寻呼消息中存在该反向散射标签的ID，当反向散射标签匹配到自己的ID时退出周期寻呼模式；由于支持符合标准的周期寻呼机制，本发明的方法可以根据网络流量在不同状态之间切换，高效节省能源。

上述方法的步骤2中，通过将耗电功能从反向散射标签转移到外部边缘计算中心，即用户设备UE。这正是UE可以做的，处理反向散射标签无法进行的能量密集型信号处理和数字化操作。因此，本发明使用UE来解码寻呼消息。由于UE这种主动式设备可以接收和解码来自LTE基站的寻呼信号。这样一来，不需要改变从LTE基站到UE的链路，只需要保持原有的收发机制即可。因此，关键问题是建立从UE到标签的可靠链路。本发明的方法是使用UE转发解码后的寻呼消息。而转发模式的选择不仅影响链路性能，也决定了反向散射标签能否以低功耗方式解码信号。为了使低功率的反向散射标签能够解码转发的寻呼消息，需要使用包络检波器可以轻松测量的参数（例如数据包长度和幅度）来解码数据包。由于使用包长调制 (Packet Length Modulation，即PLM方法) 的一个符号的持续时间比使用幅度调制（即AM方法）的更长，PLM方法与AM方法相比增加了解码时间，使得反向散射标签在一个周期内无法处理寻呼消息，从而增加了延迟。特别是对于延迟敏感的移动应用程序，由于高延迟，该PLM方法是不可行的。为了满足各种寻呼消息的接收需求，本发明选择AM方法转发寻呼消息。图4展示了寻呼消息的转发过程。LTE基站传输寻呼消息，物理传输过程包括编码、速率匹配、调制等，需要进行能量密集型信号处理。为了使低功率的反向散射标签能够解码寻呼消息，UE解码来自基站的寻呼信号，并使用调幅将信号转发给反向散射标签。

本发明与标准寻呼接收的主要区别在于PF和PO的确定。对于标准寻呼接收，UE必须同步LTE信号并解码主信息块以定位寻呼子帧并获得系统帧号，这要求能量受限的反向散射标签无法处理的耗能的互相关和信号处理操作。为了解决这个问题，反向散射标签将识别的寻呼消息的开始作为PF和PO。具体是通过将寻呼信号与预存的前导码进行匹配来识别寻呼消息，由于前导码的长度是固定的，可以从识别出的时间节点回溯到一个前导码的长度来确定PF和PO。

根据上述说明的LTE反向散射网络下的寻呼节能机制，按以下方式将寻呼机制与数据传输整合起来，具体如下：

反向散射标签最初处于超低功耗的Flash*Freeze模式下的静态阶段。一旦收到唤醒包，就会从低功率唤醒阶段切换到高功率活动状态，并以周期性DRX模式对寻呼消息进行解码。反向散射标签在确认寻呼消息发给自己后，进入更高功率的定时和调制阶段，实现信号同步和反向散射调制。

（1）唤醒：

在确定PF和PO之前，反向散射标签始终处于高功率激活状态以识别寻呼消息，这导致能量浪费。为了降低功耗，本发明引入了唤醒机制来指示下一个信号是寻呼消息。能量受限的反向散射标签使用无源包络检测器获取基带，因此可以使用数据包持续时间和幅度信息使低功耗反向散射标签能够解码唤醒数据包。与构造携带寻呼消息的数据包一样，为了减少传输时间，使用AM方法调制唤醒包。对于发送端，发射机发送一个预定义的序列来构造一个唤醒模式，一个符号的持续时间为40/>。在接收侧，反向散射标签使用无源包络检测器获取基带，并使用电压比较器测量一个符号持续时间内高电平的持续时间。然而，由于噪声干扰和有限的采样率，测量的高电平持续时间不可能正好是预定义的长度。因此，解码时引入了误差冗余/>。当高电平低于/>时，解码比特为0；当达到40-/>时，解码比特为1。

（2）寻呼：

反向散射标签被唤醒后，进入高功率的活动态。首先，反向散射标签需要通过识别寻呼消息来确定PF和PO，一旦确定PF和PO，反向散射标签以该时间节点为基准进入周期性的寻呼模式。当反向散射标签处于活动态则解调寻呼消息，以匹配寻呼识别ID，当未匹配上，则进入休眠状态直到下一次重新进入活动态以等待寻呼消息。当匹配到自己的ID，反向散射标签则退出该寻呼模式，进行反向散射通信。

（3）定时：

在寻呼完成后，反向散射标签开始定时以确定反向散射调制的起点。然而，传统的定时方法不适用于LTE反向散射。上升沿检测这种粗略的定时不能将主同步信号PSS与其他信号区分开来，并且会受到响应延迟的影响，这会降低反向散射传输的质量和可靠性。主动式LTE使用互相关来实现精确同步，但这种细定时不能用于资源有限的反向散射标签。基于以上挑战，本发明引入量化将基于乘法的互相关转换为加法，并利用PSS的周期性，周期为5ms，将量化后的PSS模板存储在FPGA中，每隔一个周期进行模板匹配。本发明通过引入非连续模板来增加模板长度来提高同步精度。

4）调制：

反向散射标签与来自基站的下行信号同步上后，便开始调制数据实现反向散射传输。不幸的是，现有的反向散射调制方法不能用于LTE反向散射。例如，LScatter在基本定时单元级别在时域对 LTE 符号进行了更精细的划分，破坏了LTE符号结构，使得标准LTE UE无法正确解码反向散射信号。由于LTE帧结构的复杂性，控制字段和数据字段是交织的。即使Hitchhike在符号级别调制数据，但由于所有的有效载荷都被调制，LTE的帧结构会被破坏，导致UE无法正确解码。为此，本发明根据LTE帧结构预留控制字段、同步信号和参考信号，仅根据码字转换在非参考信号的物理下行共享信道符号上调制数据。

实施例2

如图4所示，基于实施例1的方法，本发明实施例提供一种支持寻呼的LTE反向散射节能通信系统，包括：

LTE基站、用户设备和反向散射装置；其中，

综上可见，本发明实施例的系统及方法在不同状态下的评估功率如下述表1所示，对于128rf的寻呼周期，系统在静态、唤醒状态、活动状态和睡眠状态下的测量总功率分别为0.91mW、3.94mW、9.01mW和3.00mW。因此，睡眠状态下的反向散射标签功耗比激活的高功率活动状态低3.0倍，符合寻呼机制的高效节能特性。本发明之所以能够实现高效节能，主要得益于占空比寻呼模式以及在不同状态下使用不同的时钟进行采样。通过观察发现本发明的系统仅在活动时使用由FPGA中的PLL生成的高频1MHz时钟，因为反向散射标签在此状态下解码寻呼。如果在激活状态下仍然使用低频时钟进行采样，会引入采样精度不足，导致较高的误包率。同样，对于FPGA消耗的功率，可以观察到反向散射标签在活动状态下的测量值为8.76mW，包括1MHz时钟产生的功率，比睡眠状态高3.2倍。由于使用相同的硬件，射频前端在不同状态下的功率是相同的。

表1

上表中，¹实际测量值是0.36，包括在FPGA功率里。

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 Access Memory，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。本文背景技术部分公开的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

Claims

1.一种支持寻呼的LTE反向散射节能通信方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的支持寻呼的LTE反向散射节能通信方法，其特征在于，所述步骤2中，LTE基站通过用户设备以幅度调制方式将寻呼消息转发给反向散射装置。

3.根据权利要求2所述的支持寻呼的LTE反向散射节能通信方法，其特征在于，所述步骤2中，

LTE基站经编码、速率匹配、调制后将LTE寻呼消息传输至与该LTE基站通信的用户设备；

4.根据权利要求1-3任一项所述的支持寻呼的LTE反向散射节能通信方法，其特征在于，所述步骤2中，反向散射装置按以下方式识别寻呼消息确定寻呼帧和寻呼时刻，包括：

通过将寻呼信号与预存的前导码进行匹配来识别寻呼消息；

5.根据权利要求1-3任一项所述的支持寻呼的LTE反向散射节能通信方法，其特征在于，所述反向散射装置为反向散射标签。

6.一种支持寻呼的LTE反向散射节能通信系统，其特征在于，用于实现权利要求1-5任一项所述的方法，包括：

LTE基站、用户设备和反向散射装置；其中，

所述反向散射装置，与所述用户设备通信连接，当处于初始静态功率状态时检测到唤醒数据包后，进入低功率唤醒状态，并对所述唤醒数据包进行解码，当解码后确定被唤醒则进入高功率活动状态；处于高功率活动状态时，接收由LTE基站通过用户设备转发的寻呼消息，并识别寻呼消息确定寻呼帧和寻呼时刻；以确定的寻呼帧和寻呼时刻作为锚点，进入周期性寻呼模式，在周期性寻呼模式中，每隔一个寻呼周期对寻呼消息进行一次解码直到从中找到该反向散射装置自身的ID，在对寻呼消息进行解码的寻呼周期中进入高功率活动状态，在非解码的寻呼周期中进入低功耗休眠模式，在找到该反向散射装置自身的ID的寻呼周期反向散射装置退出周期性寻呼模式且保持高功率活动状态；处于高功率活动状态的反向散射装置利用LTE基站发射的信号作为激励源并调制成反向散射数据向与该反向散射装置通信的所述用户设备发送，由所述用户设备解调反向散射数据以获取标签数据。

7.根据权利要求6所述的支持寻呼的LTE反向散射节能通信系统，其特征在于，所述用户设备通过幅度调制方式将LTE基站的寻呼消息转发给反向散射装置。

8.根据权利要求6所述的支持寻呼的LTE反向散射节能通信系统，其特征在于，所述LTE基站依次通过编码、速率匹配、调制后将LTE寻呼消息传输至与该LTE基站通信的用户设备。

9.根据权利要求6-8任一项所述的支持寻呼的LTE反向散射节能通信系统，其特征在于，所述反向散射装置按以下方式识别寻呼消息确定寻呼帧和寻呼时刻，包括：通过将寻呼信号与预存的前导码进行匹配来识别寻呼消息；从识别出的时间节点回溯到一个固定长度前导码的长度来确定寻呼帧和寻呼时刻。