CN117203948A - 反向散射通信系统中的多址接入 - Google Patents

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CN117203948A CN202180097033.0A CN202180097033A CN117203948A CN 117203948 A CN117203948 A CN 117203948A CN 202180097033 A CN202180097033 A CN 202180097033A CN 117203948 A CN117203948 A CN 117203948A
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Abstract

本发明提供了一种反向散射发送方案，其中载波信号由载波通信设备以载波信号突发的方式不连续地发送。载波信号在传输时被划分为若干载波时间段。每个载波时间段都有指定的时间。不同的载波时间段代表反向散射设备可以进行反向散射发送的不同时间。此外，在一些实施例中，一组频率可用于反向散射发送。该组频率包括载波频率和相对于载波频率具有相应频移的频率集。特定载波时间段和特定频移的组合共同构成了特定的反向散射发送机会。

Description

反向散射通信系统中的多址接入
技术领域
本发明一般涉及无线通信，更具体地，涉及反向散射通信系统。
背景技术
反向散射通信系统已被提出作为低成本设备的发送技术，并在物联网(Internetof Things，IoT)、工业物联网、农场环境、智能家居等领域得到了广泛应用。在普通设备中，信息位被调制为星座符号，这些调制符号由在发送设备上产生的载波信号承载。因此，调制符号通过波形相关操作传送，发送设备可以支持循环前缀正交频分复用(cyclic prefix-orthogonal frequency division multiplexing，CP-OFDM)、离散傅里叶变换扩展OFDM(discrete Fourier transform-spread-OFDM，DFT-s-OFDM)等波形。这些波形产生或通过一个或多个模块，如放大器、数模转换(digital-to-analog conversion，DAC)、滤波器(例如低通滤波器和带通滤波器)和上变频，以产生射频(radio frequency，RF)信号，供设备天线发射。这些模块大多数都会消耗设备的电力，通常由电池电源提供。因此，这些设备被视为有源设备，这意味着从设备发射的信号是通过使用由内部电源供电的电路/组件和集成电路(integrated circuit，IC)在设备内产生的。这样的设备具有在工作频带内产生信号的灵活性。例如，支持新空口(New Radio，NR)/长期演进(Long Term Evolution，LTE)的用户设备(user equipment，UE)工作在10MHz载波中，在载波内分配了带宽部分(bandwidthpart，BWP)，可以基于BWP配置生成信号。BWP配置可以由UE从基站(base station，BS)/gNodeB接收。控制信令(例如，通过物理下行控制信道(physical downlink controlchannel，PDCCH)接收)提供有关信号生成的所需信令信息。UE可以支持多种信令机制，如下行控制信息(downlink control information，DCI)、无线资源控制(radio resourcecontrol，RRC)、媒体接入控制控制单元(medium access control-control element，MAC-CE)。
与上述可被视为有源设备的普通UE设备不同，反向散射设备是不能产生其专属承载信息信号的载波信号的有限能力设备。反向散射设备可能不需要有源设备使用的一个或多个设备/组件，如功率放大器、D/A转换器、上变频器等。由于反向散射设备利用外部载波信号来调制其数据，因此从载波信号产生的角度来看，它可以被视为无源设备。因此，至少与有源设备相比，反向散射设备能够以低成本、低功耗运行。
发明内容
本发明提供了一种反向散射发送方案，其中载波信号由载波通信设备以载波信号突发的方式不连续地发送。载波信号在传输时被划分为若干载波时间段。每个载波时间段从载波信号突发的开始(也称为开始时间)处具有指定的时间偏移。不同的载波时间段代表反向散射设备可以进行反向散射发送的不同时间。此外，在一些实施例中，一组频率可用于反向散射发送。该组频率包括载波频率和相对于载波频率具有相应频移的频率集。此外，在一些实施例中，一组扩展(可以是稀疏或非稀疏扩展)和/或扰码可用于反向散射发送。特定载波时间段、特定频移和特定扩展/扰码的组合在使用时共同构成特定的反向散射发送机会，在本文也称为发送单元(transmission unit，TU)和反向散射发送信道。
每个反向散射设备使用预分配的反向散射发送机会进行发送，使得它在预分配的载波时间段内，使用从接收的载波信号频率预分配的频移进行发送。在包括扩展或加扰的实施例中，每个反向散射设备发送预分配的扩展或扰码。
在一些实施例中，在执行线性或非线性扩展和/或加扰的情况下，扩展/加扰的符号序列的字母被限制为星座符号字母表。这在本文被称为受限符号扩展/加扰。这种方法的优点是，可以在不增加负载调制器中阻抗数量的情况下适应扩展/加扰。
根据本发明的一个方面，提供了一种方法，涉及反向散射设备从载波通信设备接收载波信号。所述载波信号具有开始时间。反向散射设备从接收的载波信号产生反向散射载波信号。在相对于开始时间的时间偏移处，反向散射设备通过使用反向散射载波信号调制数据来生成反向散射信号，并使用发送资源来发送反向散射信号。时间偏移是预定义的，至少部分地定义了发送资源的时间段。
这种方法的优点是，通过使用预定义的时间偏移，降低了反向散射发送冲突的可能性，并且不需要信令来动态地传送预分配的偏移。
在一些实施例中，反向散射设备通过对接收的载波信号应用频移，从接收的载波信号产生反向散射载波信号，所述频移是一组可能的频移中的一个。所述可能的频移集包括零频移。频移是预定义的，并且至少部分地定义了发送资源。
这种方法的优点是，通过使用预分配的时间偏移和预定义的频移，降低了反向散射发送冲突的可能性，并且不需要信令来动态地传送预分配的偏移。
在一些实施例中，调制数据涉及执行负载调制。
在一些实施例中，生成反向散射信号涉及使用加扰序列对调制数据输出的符号进行加扰。通过加扰输出的符号的符号字母表与所述调制数据输出的符号的符号字母表相同。加扰序列是预定义的，并且至少部分地定义了反向散射设备要使用的发送资源。
在一些实施例中，调制数据和加扰是使用负载调制器在单个步骤中执行的。
使用加扰的优点是，因为增加了反向散射发送机会的数量，所以加扰随机化干扰可提高数据的检测、解调和解码性能。将加扰的符号输出限制为与调制的输出相同的优点是在调制级中的复杂性不会再增加。例如，由于包含加扰步骤，因此不需要增加负载调制器中的阻抗数量。
在一些实施例中，生成反向散射信号涉及使用扩展序列对所述调制数据输出的符号进行扩展。通过扩展输出的符号的符号字母表与通过调制数据输出的符号的符号字母表相同。扩展序列是预定义的，并且至少部分地定义了发送资源。
使用扩展的优点是，因为反向散射发送机会的数量增加，所以扩展允许使用扩展序列进行多用户分隔。将扩展的符号输出限制为与调制的输出相同的优点是在调制级中的复杂性不会再增加。例如，由于包含扩展步骤，因此不需要增加负载调制器中的阻抗数量。
在一些实施例中，调制和扩展是使用负载调制器在单个步骤中执行的。
在一些实施例中，所述的方法还包括使用负载调制中的电阻阻抗来产生零输出，以实现负载调制输出中的稀疏扩展的反向散射设备。
这种方法的优点是，稀疏扩展的引入只增加了非常小的复杂性，即引入了单个电阻阻抗。引入稀疏扩展还有助于干扰控制，从而在反向散射发送冲突下更好地检测、解调和解码数据。
在一些实施例中，所述的方法还包括所述反向散射设备在与所述发送资源的时间段不重叠的时间内，使用接收的载波信号对所述反向散射设备的电池进行充电。
这种方法的优点是，可以实现非常简单的反向散射设备，这些设备能够充电和发送，但不需要能够同时充电和发送。使用这种方法，这两个任务之间不会重叠。
在一些实施例中，所述的方法还包括所述反向散射设备在与所述发送资源的时间段不重叠的时间内，使用接收的载波信号执行数据接收。
根据本发明的另一方面，提供了一种具有处理器和存储器的装置。该装置用于实现包括从载波通信设备接收载波信号的方法，该载波信号具有开始时间。该方法还包括从接收的载波信号产生反向散射载波信号。该方法还包括在相对于开始时间的时间偏移处，通过使用反向散射载波信号调制数据来生成反向散射信号，并使用发送资源来发送所述反向散射信号。时间偏移是预定义的，至少部分地定义了发送资源的时间段。
在一些实施例中，从接收的载波信号产生反向散射载波信号涉及将频移应用到接收的载波信号，所述频移是一组可能的频移中的一个。该组可能的频移包括零频移，即反向散射信号和接收的载波信号处于相同的频率。频移是预定义的，并且至少部分地定义了发送资源。
在一些实施例中，该装置具有负载调制器。在这种情况下，使用负载调制器执行数据调制。
在一些实施例中，生成反向散射信号涉及使用加扰序列对所述调制数据输出的符号进行加扰。通过加扰输出的符号的符号字母表与所述调制数据输出的符号的符号字母表相同。加扰序列是预定义的。
在一些实施例中，该装置具有负载调制器，并且使用所述负载调制器在单个步骤中执行调制数据和加扰。
在一些实施例中，生成反向散射信号涉及使用扩展序列对所述调制数据输出的符号进行扩展。通过扩展输出的符号的符号字母表与通过调制数据输出的符号的符号字母表相同。扩展序列是预定义的。
在一些实施例中，该装置具有负载调制器，并且使用所述负载调制器在单个步骤中执行调制和扩展。
在一些实施例中，该装置还用于通过使用负载调制中的电阻阻抗执行稀疏扩展来产生零输出，以在负载调制器输出中实现稀疏扩展。
在一些实施例中，该装置还用于在与所述发送资源的时间段不重叠的时间内，使用接收的载波信号对所述反向散射设备的电池进行充电。
在一些实施例中，该装置还用于在与所述发送资源的时间段不重叠的时间内，使用接收的载波进行数据接收。
附图说明
下面将参考附图描述本发明的实施例，其中：
图1A是通信系统的方框图；
图1B是通信系统的方框图；
图1C是示出电子设备(electronic device，ED)和基站的基本组件结构的通信系统的方框图；
图1D是可用于实现或执行本发明实施例的一个或多个步骤的模块的方框图；
图1E是双基地反向散射通信的系统方框图；
图2示出了反向散射载波频移的示例；
图3A是示例反向散射设备的方框图；
图3B是另一个示例反向散射设备的方框图；
图4是用于反向散射多址通信的预分配资源网格的示例；
图5是具有支持稀疏序列生成能力的负载调制器的方框图；
图6描述了具有支持稀疏序列生成能力的负载调制星座的两个示例；
图7是用于反向散射多址通信的预分配资源网格的另一个示例；
图8示出了反向散射设备频带组的示例；
图9示出了反向散射突发间隔的示例；
图10示出了周期性或半静态突发集的示例；
图11示出了非周期突发集的示例；
图12示出了具有不同持续时间的突发的突发集的示例；
图13是用于反向散射多址通信的预分配资源网格的另一个示例；
图14示出了使用保护期来帮助缓解干扰的示例；
图15是双基地反向散射通信的信令图；
图16是环境反向散射通信的信令图；
图17是单基地反向散射通信的信令图。
具体实施方式
下文详细论述了当前示例实施例的操作及其结构。应当理解，本发明提供的许多适用发明概念可体现在多种具体环境中。所论述的具体实施例仅仅说明本发明的具体结构和使用本发明的具体方式，而不限制本发明的范围。
参考图1A，作为非限制性的说明性示例，提供了通信系统的简化示意图。通信系统100包括无线接入网120。无线接入网120可以是下一代(例如，第六代(6G)或更高版本)无线接入网，也可以是传统(例如，5G、4G、3G或2G)无线接入网。一个或多个通信电气设备(electric device，ED)110a至120j(通常称为110)可以彼此互连，或连接到无线接入网120中的一个或多个网络节点(170a、170b，通常称为170)。核心网130可以是通信系统的一部分，并且可以依赖于或独立于通信系统100中使用的无线接入技术。此外，通信系统100包括公共交换电话网(public switched telephone network，PSTN)140、互联网150和其它网络160。还示出了反向散射设备(backscatter device，BD)161，其从网络节点170a接收载波，并发送由ED 110a接收的反向散射信号。下面描述的图3是示例反向散射设备的方框图。反向散射设备161使用预分配的资源发送反向散射信号，如下文详述。在一些实施例中，网络节点170a用于发送一个或多个载波，以搭配预分配的资源网格使用，从而实现反向散射多址通信，如下文详述。在所示的示例中，ED 110a是反向散射信号的接收器，但网络中的任何节点都具有相同的功能。在所示的示例中，网络节点170a用作载波通信设备，并发射供反向散射设备使用的载波。更概括地，载波通信设备可以是发送载波的任何节点，并且在反向散射设备161外部。
图1示出了示例通信系统100。通常，通信系统100能够使多个无线或有线元件发送和接收数据和其它内容。通信系统100的目的可以是通过广播、多播和单播等提供语音、数据、视频和/或文本等内容。通信系统100可以通过在其组成元件之间共享资源(例如载波频谱带宽)来操作。通信系统100可以包括地面通信系统和/或非地面通信系统。通信系统100可以提供广泛的通信业务和应用(例如地球监测、遥感、无源感测和定位、导航和跟踪、自主交付和移动性等)。通信系统100可以通过地面通信系统和非地面通信系统的联合操作来提供高度的可用性和稳健性。例如，将非地面通信系统(或其组件)集成到地面通信系统中可以促成被认为是包括多层的异构网络。与传统通信网络相比，异构网络可以通过高效的多链路联合操作、更灵活的功能共享以及地面网络与非地面网络之间更快的物理层链路切换来获得更好的整体性能。
地面通信系统和非地面通信系统可被视为通信系统的子系统。在所示的示例中，通信系统100包括电子设备(electronic device，ED)110a至110d(通常称为ED 110)、无线接入网(radio access network，RAN)120a和120b、非地面通信网络120c、核心网130、公共交换电话网(public switched telephone network，PSTN)140、互联网150和其它网络160。RAN 120a和RAN 120b包括相应的基站(base station，BS)170a和170b，通常称为地面发送和接收点(terrestrial transmit and receive point，T-TRP)170a和170b。非地面通信网络120c包括接入节点120c，通常称为非地面发送和接收点(non-terrestrial transmitand receive point，NT-TRP)172。
任何ED 110可替换地或附加地用于与任何其它T-TRP 170a和170b和NT-TRP 172、互联网150、核心网130、PSTN 140、其它网络160或上述网络的任何组合进行连接、接入或通信。在一些示例中，ED 110a可以通过接口190a与T-TRP 170a进行上行和/或下行发送。在一些示例中，ED 110a、ED 110b和ED 110d还可以通过一个或多个侧行空口190b直接彼此通信。在一些示例中，ED 110d可以通过接口190c与NT-TRP 172进行上行和/或下行发送。
空口190a和空口190b可以使用类似的通信技术，例如任何合适的无线接入技术。例如，通信系统100可以在空口190a和空口190b中实现一种或多种信道接入方法，例如码分多址(code division multiple access，CDMA)、时分多址(time division multipleaccess，TDMA)、频分多址(frequency division multiple access，FDMA)、正交FDMA(orthogonal FDMA，OFDMA)或单载波FDMA(single-carrier FDMA，SC-FDMA)。空口190a和空口190b可以利用其它更高维信号空间，涉及正交维度和/或非正交维度的组合。
空口190c可以通过无线链路或链路实现ED 110d和一个或多个NT-TRP 172之间的通信。对于一些示例，链路是用于单播发送的专用连接、用于广播发送的连接或一组ED与用于多播发送的一个或多个NT-TRP之间的连接。
RAN 120a和RAN 120b与核心网130通信，以向ED 110a、ED 110b和ED 110c提供各种业务，例如语音、数据和其它业务。RAN 120a和RAN 120b和/或核心网130可以与一个或多个其它RAN(未示出)进行直接或间接通信，这些其它RAN可以直接也可以不直接由核心网130服务，而且可以采用也可以不采用与RAN 120a、RAN 120b或两者相同的无线接入技术。核心网130还可以用作(i)RAN 120a和RAN 120b或ED 110a、ED 110b和ED 110c或两者之间，以及(ii)其它网络(例如PSTN 140、互联网150和其它网络160)之间的网关接入。另外，ED110a、ED 110b和ED 110c中的部分或全部ED可以包括使用不同无线技术和/或协议通过不同无线链路与不同无线网络进行通信的功能。ED 110a、ED 110b和ED 110c可以通过有线通信信道与业务提供商或交换机(未示出)进行通信以及与互联网150通信，而不是进行无线通信(或者另外进行无线通信)。PSTN 140可以包括用于提供普通老式电话业务(plain oldtelephone service，POTS)的电路交换电话网络。互联网150可以包括计算机和/或子网(内网)或两者的网络，并结合互联网协议(Internet Protocol，IP)、发送控制协议(transmission control protocol，TCP)、用户数据报协议(user datagram protocol，UDP)等协议。ED 110a、ED 110b和ED 110c可以是能够根据多种无线接入技术进行操作的多模设备，并包括支持这些技术所需的多个收发器。
图1C示出了ED 110和基站170a、170b和/或170c的另一个示例。ED 110用于连接人、物体、机器等。ED 110可以广泛用于各种场景，例如蜂窝通信、设备到设备(device-to-device，D2D)、车辆到万物(vehicle to everything，V2X)、点对点(peer-to-peer，P2P)、机器到机器(machine-to-machine，M2M)、机器类通信(machine-type communication，MTC)、物联网(internet of things，IOT)、虚拟现实(virtual reality，VR)、增强现实(augmented reality，AR)、工业控制、自动驾驶、远程医疗、智能电网、智能家具、智能办公、智能可穿戴、智能交通、智慧城市、无人机、机器人、遥感、无源感测、定位、导航和跟踪、自主交付和移动性等。
每个ED 110代表用于无线操作的任何合适的终端用户设备，并且可以包括用户设备(user equipment/device，UE)、无线发送/接收单元(wireless transmit/receiveunit，WTRU)、移动站、固定或移动用户单元、蜂窝电话、站点(station，STA)、机器类通信(machine type communication，MTC)设备、个人数字助理(personal digital assistant，PDA)、智能手机、笔记本电脑、计算机、平板电脑、无线传感器、消费电子设备、智能书籍、车辆、汽车、卡车、公共汽车、火车或物联网设备、工业设备或在上述设备中的装置(例如通信模块、调制解调器或芯片)等。下一代ED 110可以使用其它术语来指代。基站170a和170b是T-TRP，在下文将称为T-TRP 170。同样在图3中示出，NT-TRP在下文将称为NT-TRP 172。连接到T-TRP 170和/或NT-TRP 172的每个ED 110可以动态或半静态地打开(即，建立、激活或启用)、关闭(即，释放、停用或禁用)和/或响应于以下之一来配置，包括：连接可用性和连接必要性。
ED 110包括耦合到一根或多根天线204的发送器201和接收器203。仅示出了一根天线204。其中一根、部分或全部天线也可以是面板。可以集成发送器201和接收器203，例如作为收发器集成。收发器用于对数据或其它内容进行调制，以便通过至少一根天线204或网络接口控制器(network interface controller，NIC)发送。收发器还用于对通过至少一根天线204接收的数据或其它内容进行解调。每个收发器包括用于生成进行无线或有线发送的信号和/或用于处理通过无线或有线方式接收到的信号的任何合适的结构。每根天线204包括用于发送和/或接收无线信号或有线信号的任何合适的结构。
ED 110包括至少一个存储器208。存储器208存储由ED 110使用、生成或收集的指令和数据。例如，存储器208可以存储软件指令或模块，这些软件指令或模块用于实现本文中描述的部分或全部功能和/或实施例并由一个或多个处理单元210执行。每个存储器208包括任何合适的一个或多个易失性和/或非易失性存储与检索设备。可以使用任何合适类型的存储器，例如，随机存取存储器(random access memory，RAM)、只读存储器(read onlymemory，ROM)、硬盘、光盘、用户识别模块(subscriber identity module，SIM)卡、记忆棒、安全数码(secure digital，SD)存储器卡、处理器上的高速缓存等。
ED 110还可以包括一个或多个输入/输出设备(未示出)或接口(例如连接到图1的互联网150的有线接口)。输入/输出设备支持与网络中的用户或其它设备进行交互。每个输入/输出设备包括用于向用户提供信息或从用户接收信息的任何合适的结构，例如，扬声器、麦克风、小键盘、键盘、显示器或触摸屏，包括网络接口通信。
ED 110还包括处理器210，用于执行包括与准备用于到NT-TRP 172和/或T-TRP170的上行发送的发送有关的操作、与处理从NT-TRP 172和/或T-TRP 170接收的下行发送有关的操作，以及与处理到另一个ED 110和来自另一个ED 110的侧行发送有关的操作。与准备用于上行发送的发送相关的处理操作可以包括编码、调制、发送波束成形和生成用于发送的符号等操作。与处理下行发送相关的处理操作可以包括接收波束成形、解调和解码接收到的符号等操作。根据实施例，下行发送可以由接收器203接收，可能使用接收波束成形，并且处理器210可以从下行发送中提取信令(例如，通过检测和/或解码信令)。信令的示例可以是由NT-TRP 172和/或T-TRP 170发送的参考信号。在一些实施例中，处理器276根据从T-TRP 170接收的波束方向的指示，例如波束角度信息(beam angle information，BAI)，实现发送波束成形和/或接收波束成形。在一些实施例中，处理器210可以执行与网络接入(例如初始接入)和/或下行同步有关的操作，例如与检测同步序列、解码和获取系统信息等有关的操作。在一些实施例中，处理器210可以执行信道估计，例如，使用从NT-TRP 172和/或T-TRP 170接收的参考信号。
尽管未示出，处理器210可以构成发送器201和/或接收器203的一部分。尽管未示出，存储器208可以构成处理器210的一部分。
处理器210以及发送器201和接收器203中的处理组件分别可以由相同或不同的一个或多个处理器实现，这些处理器用于执行存储在存储器(例如，存储器208)中的指令。或者，处理器210以及发送器201和接收器203中的处理组件中的部分或全部可以使用编程的现场可编程门阵列(field-programmable gate array，FPGA)、图形处理单元(graphicalprocessing unit，GPU)或专用集成电路(application-specific integrated circuit，ASIC)等专用电路来实现。
T-TRP 170在一些实现方式中可以用其它名称表示，例如基站、基站收发站(basetransceiver station，BTS)、无线基站、网络节点、网络设备、网络侧设备、发送/接收节点、3G基站(NodeB)、演进型基站(evolved NodeB，eNodeB或eNB)、家庭基站(Home eNodeB)、下一代基站(next generation NodeB，gNB)、发送点(Transmission Point，TP)、站点控制器、接入点(access point，AP)或无线路由器、中继站、远程射频头、地面节点、地面网络设备或地面基站、基带单元(base band unit，BBU)，远程射频单元(remote radio unit，RRU)、有源天线单元(active antenna unit，AAU)、远程射频头(remote radio head，RRH)、中央单元(central unit，CU)、分配单元(distribute unit，DU)、定位节点等。T-TRP 170可以是宏BS、微BS、中继节点、发送方节点等，或其组合。T-TRP 170可以指上述设备中的锻造设备或装置(例如通信模块、调制解调器或芯片)。
在一些实施例中，T-TRP 170的各个部分可以是分布式的。例如，T-TRP 170的一些模块可以位于远离容纳T-TRP 170天线的设备的地方，并且可以通过有时被称为前传的通信链路(未示出)耦合到容纳天线的设备，例如通用公共射频接口(common public radiointerface，CPRI)。因此，在一些实施例中，术语T-TRP 170还可以指网络侧上执行处理操作的模块，例如确定ED 110的位置、资源分配(调度)、消息生成和编解码，并且不一定是容纳T-TRP 170天线的设备的一部分。这些模块还可以耦合到其它T-TRP。在一些实施例中，T-TRP 170实际上可以是多个T-TRP，它们一起操作以服务ED 110，例如通过协作多点发送。
T-TRP 170包括耦合到一根或多根天线256的至少一个发送器252和至少一个接收器254。仅示出了一根天线256。其中一根、部分或全部天线也可以是面板。发送器252和接收器254可以集成为收发器。T-TRP 170还包括处理器260，用于执行以下操作：准备用于到ED110的下行发送的发送、处理从ED 110接收的上行发送、准备用于到NT-TRP 172的回传发送的发送以及处理从NT-TRP 172通过回传接收的发送。与为下行或回传发送准备发送相关的处理操作可以包括编码、调制、预编码(例如MIMO预编码)、发送波束成形和生成用于发送的符号等操作。与处理上行或回传中的接收发送相关的处理操作可以包括接收波束成形、解调和解码接收到的符号等操作。处理器260还可以执行与网络接入(例如初始接入)和/或下行同步有关的操作，例如生成同步信号块(synchronization signal block，SSB)的内容、生成系统信息等。在一些实施例中，处理器260还生成波束方向的指示，例如，可以由调度器253调度发送的BAI。处理器260可以执行本文描述的其它网络侧处理操作，例如确定ED 110的位置、确定NT-TRP 172的部署位置等。在一些实施例中，处理器260可以生成信令，例如，配置ED 110的一个或多个参数和/或NT-TRP 172的一个或多个参数。由处理器260生成的任何信令都由发送器252发送。应当注意，本文中使用的“信令”也可以被称为控制信令。动态信令可以在控制信道中发送，例如物理下行控制信道(physical downlink controlchannel，PDCCH)，静态或半静态高层信令可以包括在数据信道中发送的分组中，例如物理下行共享信道(physical downlink shared channel，PDSCH)。
调度器253可以耦合到处理器260。调度器253可以包括在T-TRP 170中或与T-TRP170分开操作，T-TRP 170可以调度上行、下行和/或回传发送，包括发布调度授权和/或配置免调度(“配置授权”)资源。T-TRP 170还包括用于存储信息和数据的存储器258。存储器258存储由T-TRP 170使用、生成或收集的指令和数据。例如，存储器258可以存储软件指令或模块，这些软件指令或模块用于实现本文中描述的部分或全部功能和/或实施例并由一个或多个处理器260执行。
尽管未示出，处理器260可以构成发送器252和/或接收器254的一部分。此外，尽管未示出，处理器260可以实现调度器253。尽管未示出，存储器258可以构成处理器260的一部分。
处理器260、调度器253以及发送器252和接收器254中的处理组件分别可以由相同或不同的一个或多个处理器实现，这些处理器用于执行存储在存储器(例如，存储器258)中的指令。或者，处理器260、调度器253以及发送器252和接收器254的处理组件中的部分或全部可以使用FPGA、GPU或ASIC等专用电路来实现。
虽然NT-TRP 172仅作为示例示出为无人机，但NT-TRP 172可以以任何合适的非地面形式实现。此外，NT-TRP 172在一些实现方式中可以用其它名称表示，例如非地面节点、非地面网络设备或非地面基站。NT-TRP 172包括耦合到一根或多根天线280的发送器272和接收器274。仅示出了一根天线280。其中一根、部分或全部天线也可以是面板。发送器272和接收器274可以集成为收发器。NT-TRP 172还包括处理器276，用于执行以下操作：准备用于到ED 110的下行发送的发送、处理从ED 110接收的上行发送、准备用于到T-TRP 170的回传发送的发送以及处理从T-TRP 170通过回传接收的发送。与为下行或回传发送准备发送相关的处理操作可以包括编码、调制、预编码(例如MIMO预编码)、发送波束成形和生成用于发送的符号等操作。与处理上行或回传中的接收发送相关的处理操作可以包括接收波束成形、解调和解码接收到的符号等操作。在一些实施例中，处理器276根据从T-TRP 170接收的波束方向信息(例如，BAI)实现发送波束成形和/或接收波束成形。在一些实施例中，处理器276可以生成信令，例如配置ED 110的一个或多个参数。在一些实施例中，NT-TRP 172实现物理层处理，但不实现更高层的功能，例如媒质接入控制(medium access control，MAC)或无线链路控制(radio link control，RLC)层的功能。由于这只是一个示例，更概括地，NT-TRP 172除了物理层处理之外还可以实现更高层的功能。
NT-TRP 172还包括用于存储信息和数据的存储器278。尽管未示出，处理器276可以构成发送器272和/或接收器274的一部分。尽管未示出，存储器278可以构成处理器276的一部分。
处理器276以及发送器272和接收器274中的处理组件分别可以由相同或不同的一个或多个处理器实现，这些处理器用于执行存储在存储器(例如，存储器278)中的指令。或者，处理器276以及发送器272和接收器274中的处理组件中的部分或全部可以使用编程的FPGA、GPU或ASIC等专用电路来实现。在一些实施例中，NT-TRP 172实际上可以是多个NT-TRP，它们一起操作以服务ED 110，例如通过协作多点发送。
T-TRP 170、NT-TRP 172和/或ED 110可以包括其它组件，但为了清楚起见，省略了这些组件。
本文中提供的示例性方法的一个或多个步骤可以由图1D所示的对应单元或模块执行。图1D示出了在ED 110、T-TRP 170或NT-TRP 172等设备中的单元或模块。例如，信号可以由发送单元或发送模块发送。例如，信号可以由发送单元或发送模块发送。信号可以由接收单元或接收模块接收。信号可以由处理单元或处理模块处理。其它步骤可以由人工智能(artificial intelligence，AI)或机器学习(machine learning，ML)模块执行。相应的单元/模块可以使用硬件、执行软件的一个或多个组件或设备或其组合来实现。例如，单元或模块中的一个或多个可以是集成电路，例如编程的FPGA、GPU或ASIC。应当理解，如果上述模块使用供处理器等执行的软件实现，则这些模块可以由处理器根据需要全部或部分检索，单独或集体检索用于处理，在一个或多个实例中检索，并且这些模块本身可以包括用于进一步部署和实例化的指令。
关于ED 110、T-TRP 170和NT-TRP 172的其它详细内容是本领域技术人员已知的。因此，这里省略了这些详细内容。
图1E描述了反向散射通信的典型配置。示出了载波通信设备300、反向散射设备302和反向散射接收器304。载波通信设备300产生由反向散射设备302接收的载波信号306。反向散射设备302使用载波信号306调制其专属数据，并生成和发送反向散射信号308，供反向散射接收器304接收。反向散射接收器304在接收反向散射信号时解调和解码反向散射设备数据。
在传统系统中，例如NR/LTE中的UE，数据和载波信号来自同一设备，而在反向散射系统中，载波信号和数据来自通信系统中的两个单独的节点/设备。当专用载波通信设备为反向散射设备生成载波信号时，例如图1E示例的情况，这种系统被称为双基地反向散射系统。或者，反向散射设备可以使用环境RF信号，例如Wifi/LTE/NR/电视(television，TV)信号进行反向散射。这种反向散射系统被称为环境反向散射系统。在这些系统中，RF源(如TV发送器/Wifi接入点、LTE/NR BS等)被视为载波发射器/RF源，并且允许反向散射设备利用RF信号在同一系统内工作，其主要目的是提供服务/与其预期接收器通信。此外，在环境反向散射系统中，可以有另一个网络实体(物理上与环境RF源在同一设备中或其它设备中)来提供控制信号。
存在载波通信设备和反向散射接收器是同一设备/节点的系统，这些系统被称为单基地反向散射系统。在更典型的场景中，载波信号来自除反向散射设备之外的另一个设备，并且反向散射信号将与载波通信设备的载波信号处于相同的频率。由于反向散射设备不产生/生成其专属的载波信号，因此反向散射信号不能处于任何所需的频率和带宽中。然而，通过对接收信号的RF电平处理，反向散射设备可以使载波信号的频率实现一定量的移位。因此，来自载波通信设备的载波信号可以集中在频率f1Hz(中心频率)，并且由反向散射设备发送的反向散射信号可以集中在频率f2Hz。这就是图1E的示例中的情况，即f2＝f1±KΔF，其中ΔFHz是反向散射设备302的频移粒度，并且K＝0,1,2,…。反向散射设备302的能力确定了它可以支持的ΔF和K值。在K＝0的特殊情况下，反向散射信号和载波信号处于相同的频率，即f1＝f2，且载波信号的频率不被反向散射设备302移位。压控振荡器/相移提供了一种低成本和低复杂性的方法，以在RF电平上移位载波频率。虽然这种方法会产生意外的谐波，但可以通过使用更多的相移来控制它们。应当注意，使用压控振荡器/相移并不是反向散射设备移位反向散射信号频率的唯一方法。
对于K≠0，反向散射信号和载波信号频率如图2所示，其中时间显示在水平轴上，频率显示在垂直轴上。如图2所示，载波通信设备产生集中在频率f1的载波信号400，并且反向散射设备将其移位以产生集中在频率f2＝f1+KΔF的反向散射信号402。来自载波通信设备的载波信号可以为反向散射设备携带有限数量的数据。反向散射设备可以根据接收的数据半静态调整一些参数。载波信号还可用于为反向散射设备电池充电或用作电源。然而，用于携带数据和/或将功率无线传输到反向散射设备的给定载波信号可能不是用于反向散射目的的最佳信号。或者，载波信号的一个相位可以用于无线传输功率/数据接收，载波信号的另一个相位用于反向散射，并且这两个相位是时域复用的。由于两相是时域复用的，因此两相的频率可以相同，但幅度等其它特性可以不同。例如，在用于充电的第一相位中，可以使用振幅波动较小的信号。在反向散射的第二相位，不需要较小的振幅波动。这两个相位也可以在两个单独的频率中，在这种情况下，反向散射设备使用一个频率中的载波进行充电/数据接收，并使用另一个频率中的载波进行反向散射。
在一个示例中，由载波通信设备300在充电和/或数据接收相位发射的载波信号不同于由载波通信设备300在反向散射相位发射的载波信号(即，将数据从反向散射设备302传送到反向散射接收器304)。例如，在充电相位，具有恒定/较小波动信号包络/幅度的载波信号更有效(用于无线功率传输)。DFT-s-OFDM就是这样一种具有低PAPR特性的载波波形。另一方面，在反向散射相位，具有恒定/较小波动信号包络的载波信号不一定是最佳的。以类似的方式，用于充电的载波信号可以不同于用于数据接收的载波信号(即，从通信设备300到反向散射设备302的数据通信载波)，指明存在用于充电和数据接收的两个相位。反向散射设备可以具有检测载波信号的变化/数据转变的能力，因此，充电和/或数据接收相位的边界可以由反向散射设备隐式地知晓/检测。另一方面，充电和/或数据接收相位的边界是反向散射设备事先已知的(通过规范或控制信令)。例如，在从载波信号开始的预定时间延迟之后，反向散射相位开始。在示例性场景中，载波移位量为KΔFHz，其中K＝0,1,2,…在反向散射阶段期间是必需的，同时使用集中在f1Hz的接收载波执行充电/数据接收。
图3A是反向散射设备示例的方框图。该设备具有用于接收载波信号和用于发送反向散射信号的天线500。存在△F生成器502，用于产生频率为K△FHz的移位信号，其中K＝0,1,2,…。图3B示出了△F生成器502的具体示例。存在数据和/或充电块504，用于从接收的载波提取数据和/或使用接收的载波对设备充电。存在控制器506，用于接收来自一个或多个传感器的输入，并用于确定是否有数据要发送。传感器是生成少量数据的数据源。控制器506还连接在514处，以控制△F生成器502，用于指示△F生成器502要应用的具体频移，以便产生预分配给该设备的载波频率。△F生成器502输出的移位信号与接收的载波信号相乘，以产生移位的载波信号。控制器506在516连接到负载调制器508。负载调制器508具有多个阻抗(从540、542至544)，包括一个或多个负载(一个或多个阻抗)，以产生反向散射信号中的每个星座符号。负载调制器508还具有由控制器506控制的交换机509，该交换机将一个或多个负载连接到天线509。
下面参考图5和图6更详细地描述从发射载波产生的反向散射信号。例如，如果有来自其中一个传感器的新输入，则有数据要发送。如果来自传感器的输入是与负载调制器实现的星座匹配的位数，则这些位可以直接映射到星座。否则，控制器可以处理来自传感器的输入位，并产生一组可直接映射到星座的位。控制器的这种处理可以包括添加奇偶校验码、校验和、前向纠错码、错误检测、速率匹配、添加冗余位、添加具有固定长度的填充位、截断、删除、修剪或打孔位、分段、将位拆分为多个位流、位重复、位加扰、或位交织等。当有数据要发送时，根据要发送的数据，控制器506控制交换机509以将阻抗中的一个连接到输出。作为与△F生成器502的输出相乘的结果，接收的载波信号移位K△F Hz(其中K＝0,1,2,…)。移位的载波反射负载调制器中连接的阻抗，反射信号通过天线500作为反向散射信号离开反向散射设备。
负载调制器508中的阻抗540、542、544与期望的星座点集匹配。控制器506使用要发送的数据位来选择在负载调制器508中连接的阻抗，使得在负载调制器的输出端产生相应的星座点。负载调制器508输出的信号可以是负载调制器中的阻抗实现的星座中的一个符号或符号序列。因此，反向散射/反射信号可以模拟调制。这是一种低复杂度/低成本的调制方法，与具有基带处理和许多组件(如上文提到的D/A转换器、上变频器)的有源设备相比，只需要阻抗网络。一个大小为N的复杂星座需要N阻抗。每个阻抗Zi都与星座点匹配。因此，同一设备支持多种调制大小(例如QPSK和16-QAM)并不简单，也不具备成本效益。这是因为QPSK有4个不同的星座点，而16-QAM有16个不同的星座点，所以需要更多的阻抗来支持多种调制方案。
图3B是反向散射设备的另一个示例的方框图。该示例类似于图3A，但包括602所示的△F生成器的具体实现方式的详细信息。△F生成器602具有基带处理器604、数模转换器(digital to analog converter，DAC)606、一组压控振荡器608和交换机映射器610。△F生成器602的输出通过信号屏蔽器612连接到天线500。
在操作中，△F生成器602产生如下所述的移位信号。该信号通过信号屏蔽器612到达与天线500的连接点。这种连接具有将接收的载波信号乘以移位信号以产生移位载波信号的效果。△F生成器602与用作乘数的连接点结合，共同形成用于从接收的载波信号产生移位载波信号的频移电路的特定示例。如上所述，移位的载波信号反射连接的阻抗。信号屏蔽器612允许移位信号从△F生成器602传送到天线500，但不允许或最小化来自负载调制器的反射信号以传送到△F生成器602。例如，信号屏蔽器612可以用二极管和/或晶体管或其它电路和RF组件实现，从而允许传送频率△F的信号(以产生移位的载波)，但在移位的载波频率上屏蔽信号(以避免反向散射/反射信号中的功率损失)。
现在转向△F生成器的详细信息，在所示的示例中，频率fc上的载波信号与从△F生成器生成的复信号e2πΔFt相乘，其中ΔF表示选定的频移。得出的信号/>在与原始信号频率fc相比，集中到fc+ΔF的频带中生成。此外，还有e2πΔFt＝cos(2πΔFt)+jsin(2πΔFt)，其中/>因此，e2πΔFt的合成包括产生余弦波和正弦波。这是通过组合由VCO 608输出的几个相移方波来实现/近似的。为了产生一个完美的余弦波或正弦波，需要无限(理论上)数量的方波。然而，在实践中，余弦波/正弦波是通过求和/组合有限数量的方波来近似的。这种近似的缺点是谐波，即，除预期频率以外的不同频率的信号。
再次参考图3B，数字基带处理器604输出b位信号(根据来自控制器506的控制输入确定)。DAC 606将该b位作为输入，并以2b电压电平输出模拟电压。VCO 608中的每一个都是输出与输入电压成正比的方波信号(即，具有频率的时钟)的设备。DAC 606的模拟电压输出控制VCO输出的频率。正弦信号和余弦信号(即，复信号的分量，例如e2πΔFt)可以近似为从VCO 610输出的一个或多个方波的总和。由VCO 610输出的方波被组合以产生对正弦信号和余弦信号的近似的方式由交换机映射器610控制。如果接收的载波是信号并且频移电路产生信号e2πΔFt(近似)，则与在频率fc.接收的载波相比，反向散射信号可以是集中在频率fc+ΔF的/>
虽然使用VCO的基于方波的技术是低复杂度/低功耗的，使其适合反向散射类型的设备，但这种输入信号的频移技术可以产生带外谐波(非预期频率的信号，而不是预期移位频率的信号)。通过增加VCO的电压电平，可以消除主谐波。为了消除高阶谐波，可以在VCO输出端使用更多的电压电平，因此增加了复杂性。然而，为了保持较低的设备功率/成本，可以使用少量方波以消除主功率频率/谐波。反向散射信号中存在其它剩余频率/谐波。这种谐波是可以容忍的，以确保将设备成本控制在较低水平。接收器可以使用一些方法来处理这种频率，或者整个系统可以设计成容忍这种谐波。
还应注意，星座符号(反向散射信号的信息承载符号)可以由反向散射信号的幅度、相位、频率或其它此类特性表示。因此，具有负载调制器的频移电路可以产生反向散射信号，所述反向散射信号被移位到与输入信号(源发射信号)相比的不同频率，而由于谐波消除不完善，可能存在一些意外谐波(在反向散射信号中)。为了减少移位载波中的谐波和/或意外干扰，可以使用滤波器。这种谐波和/或意外干扰可能来自频移操作或反向散射设备内的其它操作，包括不完善的RF耦合、负载阻抗不匹配等。在一种方法中，输入载波信号与所需的频移信号相乘，并且所得信号(由不完善的频移和其它损失引起的一些谐波组成)可以在进入负载调制器之前通过滤波器。在其它一些方法中，可以在负载调制器之后使用滤波技术来去除反向散射通信系统中的意外RF信号。应当注意，可以通过使用本文所述的符号加扰或扩展来随机化干扰(由意外谐波或由于不完善的滤波等引起的干扰产生)。
基于VCO的技术和/或信号滤波技术仅是若干示例之一，在反向散射设备中，有许多技术可用于将接收载波的频率转换到另一个频率。
图5示出了负载调制器的示例，例如负载调制器508。其中有与每个星座点相关联的相应阻抗Z1、ZN704、706直至708。负载调制器控制器700控制在给定时间的有效阻抗。另外还示出了用于支持稀疏性的可选附加电阻阻抗Z0702，如下文详述。
本发明提供了一种反向散射发送方案，其中载波信号由载波通信设备以载波信号突发的方式不连续地发送。载波信号在传输时被划分为若干载波时间段。每个载波时间段从载波信号突发的开始处具有指定的时间偏移。不同的载波时间段代表反向散射设备可以进行反向散射发送的不同时间。此外，在一些实施例中，一组频率可用于反向散射发送。该频率集包括载波频率和相对于载波频率具有相应频移的频率集。此外，在一些实施例中，一组扩展(可以是稀疏或非稀疏扩展)和/或扰码可用于反向散射发送。特定载波时间段、特定频移和特定扩展/扰码的组合在使用时共同构成特定的反向散射发送机会，在本文也称为发送单元(transmission unit，TU)和反向散射发送信道。
每个反向散射设备使用预分配的反向散射发送机会进行发送，使得它在预分配的载波时间段内，使用从接收的载波信号频率预分配的频移进行发送。在包括扩展或加扰的实施例中，每个反向散射设备发送预分配的扩展或扰码。
更概括地，反向散射设备从载波通信设备接收载波信号，所述载波信号具有开始时间，该开始时间是载波信号的发送开始的时间。反向散射设备从接收的载波信号产生反向散射载波信号。在相对于开始时间的时间偏移处，反向散射设备通过使用反向散射载波信号调制数据来生成和发送反向散射信号。时间偏移是为反向散射设备预定义的，并且至少部分地定义了反向散射设备要使用的发送资源的时间维度。上面介绍的载波时间段提供了一组可能的预定义时间偏移的特定示例。
如上所述，在一些实施例中还使用频移，并且从接收的载波信号产生反向散射载波信号的反向散射设备还涉及将频移应用到接收的载波信号，所述频移是一组可能的频移中的一个，所述组可能的频移包括零频移。频移是为反向散射设备预定义的，并且至少部分地定义了反向散射设备要使用的发送资源的频率维度。
举例来说，预定义的时间偏移不是随机的，并且预定义的频移在使用时也不是随机的。预定义的时间偏移和预定义的频移各自包括先前已知的、非随机的、确定性的、先验导出的、显式通知的、隐式通知的、通知的、预先发出信号等的相应值。
本详述的其余部分假定使用预定义的时间偏移和频移，但应当理解，预期会实现预定义的时间偏移的相应实施例，但不一定实现频移。
发送方案在本文也被称为基于预分配的资源网格的反向散射多址方案。在一些实施例中，频移、时间偏移和扩展或扰码是以设备特定的方式获得的，例如，作为设备ID的函数。可能的频移和时间偏移的集合可以包括0。换句话说，对于给定的设备，从载波信号突发开始的时间偏移可以是0秒，和/或从载波信号频率的频移可以是0Hz。
在一些实施例中，在执行线性或非线性扩展和/或加扰的情况下，扩展/加扰的符号序列的字母表被限制为星座符号字母表，即通过调制输出的符号字母表。这在本文被称为受限符号扩展/加扰。在一些实施例中，稀疏扩展通过负载调制器内的单个阻抗(高电阻)启用，用于通过屏蔽反射/反向散射信号来产生稀疏/零符号。因此，限制扩展可用于冲突处理，其中稀疏/非稀疏扩展由限制负载调制启用。这种方法的优点是，可以在不增加负载调制器中阻抗数量的情况下适应扩展/加扰。
在一些实施例中，载波通信设备周期性地发送载波信号突发。可以根据作为要支持的反向散射设备数量、系统的流量条件或在某些其它基础上的函数来确定载波信号突发之间的周期性。当反向散射设备的数量较多时，或当流量需求较高时，连续载波信号突发之间的间隔(此处称为突发间隔)可以非常小，在一些实施例中甚至包括0秒。在0秒突发间隔的特殊情况下，载波连续发射，这可以被视为不间断载波。非零突发间隔在流量需求低或设备数量少等场景下是有益的。更长的突发间隔允许相对更长的设备冷却时间持续时间。在一些实施例中，一组载波信号突发可以具有相同的突发间隔，或者可以具有不同的突发间隔。在设计上，使用相等的突发间隔相对简单。在一些实施例中，载波通信设备使用预指定的突发间隔模式，并且这可以被反向散射设备用于获取时间(时间同步)。在一些场景中，载波通信设备可以通过突发间隔模式指示某些信令信息。例如，具有间隔T11,T12(第一突发间隔模式)的大小3的突发组(3个载波信号突发)可以指示第一信令信息，而具有间隔T21,T22(第二突发间隔模式)的大小3的突发组可以指示第二信令信息。这样的信令可用于传递信息，例如发送模式，其中给定发送模式的设备行为是预指定的；或载波使用情况，其中能力较差的设备可以用于以与能力较强的设备不同的方式使用载波等。
在第一个具体示例中，信令信息用于传送发送模式选择。在存在两种发送模式的特定情况下，第一突发间隔模式用于传送第一发送模式选择，指定第一关联行为，第二突发间隔模式用于传送第二发送模式选择，指定第二关联行为。
在第二个具体示例中，信令信息用于传送载波使用情况。例如，第一突发间隔模式用于指示能力较差的设备使用没有频移的载波，并指示能力较强的设备使用具有一些频移的载波。第二突发间隔模式用于指示所有设备使用载波而不进行频移。
图4示出了基于预分配资源网格的多址通信方案的具体示例。在图4中，时间在水平轴上，频率在垂直轴上，并且显示了指向页面的扩展/扰码维度。载波信号在载波信号突发650期间发送。载波通信设备有专门用于充电和/或数据发送的载波时间段652，在此称为专用载波时间段。该专用载波时间段还可用于同步(获取定时)，或用于设备激活(即，反向散射设备，以检测是否存在载波和/或准备好通信)。更概括地，反向散射设备可以在与用于反向散射发送的发送资源的时间段不重叠的时间内，执行电池充电和/或使用接收的载波信号来执行数据接收。
虽然专用载波时间段652专用于一个或多个特定目的，但一些反向散射设备可以具有在相同频率下使用该专用载波时间段或使用移位的频率进行反向散射的能力。这样的发送可以使用，也可以不使用扩展/扰码来提供码域分离。某些反向散射设备可能没有使用此专用载波时间段进行反向散射的能力。一些反向散射设备可以选择或用于避免在此专用载波时间段内的反向散射。该专用载波时间段652可以在载波信号突发650的开始处(如图4所示)或载波信号突发中的任何地方。载波信号突发中可以有多个专用载波时间段。
除了专用载波时间段外，载波信号突发还具有预定义的载波时间段，在这些时间段内，反向散射设备可以进行反向散射。在图4的示例中，示出了第一载波时间段654和最后载波时间段656。也可能有其它载波时间段，但未显示。在专用载波时间段652和载波时间段654直至656等期间，载波通信设备使用固定载波频率发送载波信号。更概括地，可能有K1个时间段可用于反向散射发送。每个载波时间段具有相对于载波信号突发的开始时间的关联时间偏移，使得当反向散射设备接收载波信号突发时，各种载波时间段可以相对于载波信号突发的开始时间定位。
在传统的反向散射通信中，由于反向散射设备基于调度的发送的复杂性，随机选择发送资源被认为是一种可行的替代方案。在本发明提供的实施例中，与传统的反向散射通信相比，使用预定义/预指定资源而不随机使用资源进行反向散射通信具有许多优点。
当传统的反向散射通信中的反向散射设备随机选择资源进行其通信/反向散射时，可能导致大量设备同时在同一资源中反向散射的情况。如果反向散射设备检测到冲突和/或反向散射设备决定/知晓通信不成功，则可以再次执行反向散射(立即或在一定时间之后)。然而，这种机制依赖于反向散射设备检测冲突和/或决定/知晓(通过信令或其它方法)的能力，这对于低复杂性/低成本反向散射设备来说过于复杂。因此，反向散射设备被认为无法检测冲突(载波侦听)。载波侦听是通过监听信号冲突来完成的，由于设备复杂度高和成本高，反向散射设备无法执行信号冲突监听。相反，在本发明提供的实施例中，通过预指定用于反向散射设备的资源，可以控制给定资源中潜在进行反向散射的反向散射设备的数量，避免需要载波侦听/冲突检测或知晓发送不成功，使得能够实现简单且复杂度低/硬件数量少的反向散射通信设备。
此外，如果反向散射设备随机反向散射，可能会引起大的冲突，这种冲突会使接收和解码性能变差。这可能会导致额外的反向散射设备功率的消耗和重复反向散射而浪费载波资源(直到通信成功)。因此，由于大量发送失败和重新发送消耗大量设备功率(例如处理功率、负载调制器控制功能等)，反向散射系统的使用寿命会变短。然而，在本发明提供的实施例中，当预定义发送资源时，通过减少发送失败，可以延长通信系统的使用寿命和提高反向散射功率效率。
在传统的反向散射通信中，当有两个反向散射设备以随机资源向同一接收器反向散射时，这些接收可能会在接收器端发生冲突。由于每个反向散射设备从彼此的信号接收的信号较弱，即使反向散射设备能够进行载波侦听，但每个设备也可能无法检测到另一个设备的存在(即，无法侦听载波)。这种情况被认为是相互隐藏的反向散射设备。因此，每个设备将发送/重复发送，且它们的发送将重复冲突。为了避免此问题，可以在反向散射接收器和反向散射设备之间使用信令。例如，如果接收器确定接收失败，则接收器可以(例如通过信令)向反向散射设备指示此情况。在本发明的实施例中，由于具有用于反向散射设备的预定义资源，因此隐藏的反向散射设备可以被控制在合理的水平。此外，它还可以进一步降低基于反向散射的通信系统接收故障的信令发送的复杂性。
在传统的反向散射通信中，当由于重复冲突或故障而发生重复发送时，低成本反向散射设备会因更频繁的发送/重新发送而自热。保持低自热是有助于组件(例如低成本振荡器的频率漂移)产生所需的输出，而不会产生损伤的关键。为此，本发明为低成本反向散射预指定的资源可以减少重新发送尝试，最大限度地减少自热。
在传统通信中，反向散射设备不产生载波信号，而是依赖于由外部载波发射器发射的载波信号。为了使设备在资源中随机反向散射，当反向散射设备随机访问载波时，载波发射器需要具有可用的载波。这可能要求系统提供不间断载波，最终导致系统电源效率低下。与传统通信不同，本发明提供了具有用于反向散射设备的预定义资源的实施例，即载波仅在反向散射设备允许反向散射的时间内可用。这可以提高系统功率效率以及延长反向散射设备的使用寿命，并减少干扰。
在传统通信中，当反向散射设备随机发送时，接收器不知道反向散射设备的标识。因此，如果需要反向散射设备的标识，则接收器需要执行高复杂性的盲解码。如果反向散射设备随机发送，则可以同时发送任何数量的设备。因此，接收器需要执行设备活动/不活动检测。这会给接收器造成额外开销，并且活动检测错误可能导致大量解码错误、增加重新发送等。在本发明的实施例中，由于具有用于反向散射设备的预定义资源，因此只有已知数量的设备可能在给定资源中变得活动，这降低了检测设备标识和/或设备活动/不活动的复杂性。
在传统通信中，在反向散射设备将其标识集成到有效载荷中的实现方式中，这可能会产生大的开销。对于旨在实现小有效载荷发送(例如传感信息)的低数据速率反向散射系统来说，这种开销是具有挑战性的。在本发明的实施例中，通过预定义/预指定的资源网格允许给定资源中的几个已知设备集，可以消除设备标识的集成，或者可以减少设备标识的位数。
根据本发明的实施例，不需要通过反向散射设备接收大量的信令信息来指示设备应使用的具体物理资源。因此，可以提高资源效率，降低系统操作的复杂性。此外，反向散射的机会也增加了。硬件复杂性也很低，因为不需要使反向散射设备能够从载波信号接收数据，同时使用相同的载波进行反向散射，这就使得反向散射设备成本和整体系统复杂性较低。此外，反向散射设备能够在所需的频率/时间资源网格中生成反向散射信号(即使该设备在给定资源中被调度)。
图4示出了用于反向散射发送的频率的一组可能性。在所示的示例中，反向散射发送有三种可能性：一种是在接收的载波频率f1上，一种是在高于接收的载波频率的频率f2上，另一种是在低于接收的载波频率的载波频率f0上。更概括地，可能有L个频移用于反向散射发送，包括0移位。
图4还示出了用于反向散射发送的扩展/扰码的一组可能性。发送资源660与第一扩展/扰码C0相关联，发送资源662与第二扩展/扰码相关联。更概括地，可以有M个扩展/扰码。
在有K1个载波时间段可用于反向散射发送(可以包括，也可以不包括一个或多个专用载波时间段)、L个频移和M个扩展/扰码的情况下，可以看出存在K1 x L x M个排列(或者仅K1 x L，不使用扩展/扰码)，每一个都是特定的反向散射发送机会。K1、L和M是≥1的整数。
每个反向散射设备都被预分配了这些反向散射发送机会中的一个。换句话说，每个反向散射设备都具有预分配的频移(包括零的可能性)、预分配的载波时间段或时间偏移，以及当使用扩展/加扰时，具有预分配的扩展/扰码。如上所述，在一些实施例中，对于某些设备，从载波信号突发开始的时间偏移为零是可能的。
在操作中，给定的反向散射设备监控是否存在由载波通信设备发送的载波信号突发。如果反向散射设备有数据要发送，则在预分配的载波时间段内，反向散射设备通过将接收的载波信号突发频移预分配的量，使用移位的载波信号调制要发送的数据并应用预分配的扩展/扰码来生成反向散射信号，然后发送反向散射信号。在一些实施例中，给定的反向散射设备仅在其有数据要发送时开始监控是否存在载波信号突发。这可能会定期发生，或在某些其它基础上发生，例如，当从一个或多个传感器接收传感器数据时。在一些实施例中，除非给定传感器的传感器数据从先前发送的值改变一些最小阈值量，否则不发送给定传感器的传感器数据。反向散射接收器尝试接收所有可能的反向散射发送机会。或者，反向散射接收器可以知道哪些反向散射发送机会已经被预分配，并且仅尝试接收已经预分配的反向散射发送机会。
现在将描述预分配的基于资源网格的多址的各种优点。
冲突/重复冲突缓解：反向散射接收器不在载波的任何载波时间段接收。预分配允许给定反向散射设备用于反向散射发送的载波的具体载波时间段，限制了在给定时间访问物理资源的反向散射设备的数量。更具体地，可以管理/控制同时访问给定载波时间段的反向散射设备的数量，使其处于可容忍的水平。因此，冲突也可以控制在可接受的限度内。该方法不依赖于载波侦听，也不依赖于广泛的信令方案，如CTS/RTS(清除发送/请求发送)。由于发送失败和重复发送的数量有限，因此延长了系统使用寿命，降低了设备处理能力需求。此外，通过控制访问物理资源的设备数量，减少了隐藏终端问题的影响。
避免不间断载波的载波信号突发：由于载波作为载波信号突发的序列发送，具有突发间隔，这就避免了对不间断载波的需要。载波突发发送降低了设备/硬件成本，减少了设备自热，提高了系统能效，减少了干扰。
简化的反向散射识别/活动检测：在给定的发送机会中，只有已知数量的反向散射设备可以激活，因此所需要的只是能够区分这些已知数量的反向散射设备。
上行异步发送支持：在一些实施例中，每个反向散射设备被分配载波信号突发的载波时间段，并且反向散射设备在小于整个预分配的载波时间段内发送其反向散射信号，留下发送间隔，也称为反向散射间隔。图4示出了一个例子，其中在载波时间段654期间存在反向散射间隔664。加入这样的反向散射间隔，能够最大限度地减少反向散射设备之间紧密同步的需要。此外，在一些实施例中，OFDM类型载波的长循环前缀(cyclic prefix，CP)用于减轻异步的影响。
增强的充电能力：反向散射设备可以利用其它载波时间段(除了给定设备的预分配的载波时间段之外的载波时间段)进行无线功率传输/设备充电。
同时反向散射和数据接收/充电：当设备在从载波通信设备接收数据的同时发生反向散射时，接收数据的过程可能会受到设备自身的反向散射信号的干扰。为了避免这种情况，反向散射设备可以将载波信号转移到与输入载波信号频率不同的另一个频率(即，预分配的频移)。这允许反向散射设备以与接收的载波信号不同的频率发射，同时使用原始载波频率接收数据和/或充电。
设备能力相关资源网格：资源网格(即基于给定载波发送的反向散射发送的可能机会集)可以针对不同的设备进行差异化定义，例如，考虑到不同反向散射设备的不同能力。在一个具体的示例中，设备实现载波频移的能力可能存在差异。相对于能力较差的设备，能力较强的设备可以实现更大的频移。因此，可以从同一载波信号支持多个受限资源网格。这提供了根据设备能力定义资源网格的灵活性。
更好的下行同步、信道估计和链路性能：在一些实施例中，载波信号的专用载波时间段可以分配用于特定目的；这也可以称为专用信道。例如，这可以用于将网格信息从载波通信设备传播到反向散射设备，和/或用于下行同步(从载波通信设备获取设备定时)和/或用于信道估计。例如，设备和系统配置可以从专用信道半静态地通知/发送。在另一个示例中，所有设备在专用载波时间段内使用载波进行反向散射，为接收器提供获取定时、估计信道等的机会。
虽然对于系统，预分配的基于资源网格的多址具有一个或多个上述优点，但它限制了在接收载波信号突发时能够立即发送的设备的数量，因此，这样的方案可能不适合极端延迟敏感的应用或在等待数据发送/反向散射机会时缓冲数据的有限存储器。然而，通过定义具有小载波时间段的资源网格，并允许设备在单个载波信号突发中多次访问载波，并将突发间隔控制在较小水平(例如突发发送的周期性)，最终可以控制延迟。
在一些实施例中，载波信号(图中未示出)的带宽和支持的频移可以使得两个信号(原始载波信号和频移信号)在频域中不重叠或重叠。
在一个示例中，载波通信设备在频率f1Hz处发射载波信号，对于给定的μ，载波带宽为15x2μkHz，其中，μ是…,-3,-2,-1，0，1，2，3,…其中之一，并且反向散射设备在频率f2Hz处发送由反向散射接收器接收的反向散射信号，其中，带宽为15x2μkHz，并且f2＝n15x2μ+f1和n＝0,1,…,nmax。这里的nmax是与设备/系统支持的最大频偏ΔF＝n15x2μ相关的整数。应当注意，载波通信设备和反向散射信号发送的载波带宽相同，频移(ΔF))的粒度与载波信号和反向散射信号带宽相同。差值ΔF定义为载波信号的中心频率和反向散射信号之间的距离。在本例中，f1和ΔF的带宽相同(即，15×2μ))。因此，在n＝1的情况下，两个带宽相邻，并在边缘接触。应当注意，在n＝0的情况下，载波中心信号频率f1与反向散射信号中心频率f2相同。这些都是具体的例子。但在一般情况下，这并不是ΔF等于载波信号带宽的要求。
在另一个示例中，f2＝n15x2μ+FG+f1和n＝0,1,…,nmax。在这种情况下，载波和反向散射信号带宽之间存在保护带FG。FG可以是固定的，或者在一些实施例中，FG可以定义为n(例如保护带不固定)函数。例如，由于硬件损伤，随着频移变高，可以定义更大的保护带。
如上所述，载波时间段、频移和扩展/扰码定义了反向散射发送机会或信道的网格。例如，由于具有K1个载波时间段、L个频移和M个扩展/扰码，因此Nmax＝K1×M×L(假设所有可用于反向散射的发送机会，即，没有排除在充电、接收数据、信道估计、设备时间获取等其它目的之外的专用场合)。这些信道可以索引为0,…，Nmax-1，其中Nmax是信道数。每个反向散射设备知晓正在使用的资源网格，例如从通过载波信号接收的一些配置、从先验知识或指定的一些其它手段知晓。设备查找/访问专属的预分配信道。在一个实施例中，每个反向散射设备具有在此称为设备ID的标识，并且获得作为设备ID函数的信道索引。例如，信道索引可以通过mod(Device ID，Nmax)来获得，其中mod(x,y)表示x取模y。因此，每个反向散射设备根据设备ID预分配信道索引，反向散射设备使用所述信道索引获得载波时间段、频移和扩展/扰码等Nmax可能性之一。
当然，使用这种方法，多个设备ID可能映射到相同的信道索引，当两个或多个设备访问同一信道时，会发生反向散射冲突。然而，包括扩展或加扰可以增加信道的数量并降低冲突的可能性和/或为接收器304提供解调/解码数据的机制。
如上所述，在一些实施例中，扩展和/或加扰(可以是线性的或非线性的)使用限制负载调制来实现，其中扩展/加扰符号序列的字母表被限制为星座符号字母表。实现将扩展/加扰符号限制为与调制符号字母表相同的字母表的扩展/加扰序列不需要对负载调制器进行任何修改；例如，与仅用于调制的负载调制器的实现方式相比，不需要额外的阻抗来实现用于调制和扩展/加扰的负载调制器。例如，在QPSK星座中，星座符号字母表可以由给出，其中/>在每个扩展序列被限制为{1,-1,i,-i}(具有适当的功率调节)的集合的情况下，扩展序列的字母表也将属于星座符号字母表。这是因为原始星座符号字母表的任何星座符号，乘以限制在该集合{1,-1,i,-i}的扩展序列的元素，仍然将是原始星座符号字母表的符号。
例如，是长度为2的有效扩展序列，因为字母表仅包括{1,-1}，这是{1,-1,i,-i}的子集。这些序列传播的符号属于原始星座符号字母表。
类似地，可以在加扰序列被限制的情况下执行符号级加扰，使得加扰的符号序列也属于原始星座符号字母表。
在一些实施例中，为了在反向散射设备中降低复杂性，在反向散射设备的发送链中没有特定的扩展/加扰块。相反，可以直接定义扩展/加扰序列。例如，可以定义一个显示组合调制和扩展/加扰输出的表格。在这种情况下，数据调制和扩展操作可以整合到一个步骤中。
在一些实施例中，在反向散射设备中采用稀疏扩展。通过将零符号引入负载调制器，可以支持稀疏扩展。图6示出了两个符号为零的星座示例。具有附加零符号的4-QAM星座在800处指示，具有附加零符号的16QAM星座在802处指示。在每种情况下，零符号都标记为f0。在如何实现附加零符号的具体示例中，可以使用用于生成零星座点的单个高电阻阻抗，使得具有“0”的序列是可能的。图5示出了具有额外电阻阻抗702以支持稀疏扩展的负载调制器的示例。零和一的稀疏序列可以通过使用稀疏序列中的每个零的电阻阻抗702，并使用稀疏序列中的每个一的其它阻抗(704、706直至708)中的一个来实现。虽然需要负载调制器的额外能力(高阻性负载)，但应当注意，如果负载调制器中支持多种调制类型，则只需要支持零符号的单一机制，并且可以跨不同的调制类型使用。例如，对于4-QAM调制和16-QAM调制的稀疏性支持，实现单个零星座点就足够了。
如上所述，由于受限符号扩展、符号加扰或两者都具有低复杂性，因此可以通过可实现的硬件来实现，如负载调制，这是一种低成本的实现方式，且仍然可以提供一些冲突处理能力。此外，通过分配/预配置的设备特定加扰/扩展序列，接收器处的隐藏终端干扰将随机化。包括扩展/加扰的最小硬件更改提供了一种灵活且低成本的方法，以支持单个设备的线性/非线性扩展、加扰和多个扩展序列。将零符号引入负载调制器，可以采用低成本的方法来支持稀疏扩展，这可以通过所有调制方案的单个额外电阻阻抗来实现。虽然实现4-QAM需要4个阻抗，但要实现稀疏性和4-QAM则需要5个阻抗。类似地，实现16-QAM星座需要16个阻抗，要实现16-QAM星座的稀疏性，则只需要17个阻抗。
图7示出了一个特定的资源网格示例。在这个例子中，示出了两个扩展/扰码C0和C1的信道900、902的集合。顶部集900内的信道将被描述为代表。在原始载波频率F0上，有两个专用信道904、906，用于时间获取、信令信息、接收数据和充电。该网格有四个载波时间段或时隙(T0、T1、T2、T3)，并且具有大于载波频率F0的频率F1和F2，以及小于载波频率的频率F3和F4。
专用信道904、906期间的反向散射设备行为是可以变化的。在某些配置中，反向散射设备避免在专用信道期间进行反向散射发送。在这种情况下，当专用信道承载下行数据(载波通信设备到反向散射设备)时，如果所有设备都不进行反向散射，这将避免干扰数据接收。
在某些配置中，所有设备的专用信道中都必须进行反向散射。在一个具体的示例中，所有设备在专用信道中反向散射接收的载波信号，目的可能包括信道估计、同步、时间获取等操作中的一个或多个。在某些配置中，有设备能够在接收下行数据时使用专用信道进行反向散射，而其它没有此能力的设备则避免使用专用信道进行反向散射。
网格可用于支持以下所述的多样化和动态流量条件。在一些实施例中，可以存在一个或多个反向散射设备，在载波信号突发内仅定义每个设备的单个反向散射机会/信道的情况下，每个反向散射设备在单个信道中进行其反向散射发送。例如，反向散射信道的索引可以通过mod(UE_ID，Nmax)获得，其中Nmax是资源网格的大小，UE_ID是设备标识符。
除此之外或可替换地，可以存在一个或多个反向散射设备，其在单个载波信号突发中被赋予多个反向散射机会。这在本文被称为多信道反向散射。例如，每个设备的反向散射信道的索引可以通过mod(UE_ID+i向下取整(Nmax/F)，Nmax)获得，其中F是≥2的整数，是载波信号突发和中的反向散射机会的最小数量，并且i＝0,…，F-1。在一些实施例中，一些设备在单个载波信号突发内的单个信道中进行反向散射，一些设备在多个信道中进行反向散射。
在一些实施例中，反向散射设备用于执行反向散射信道跳变。当用于反向散射信道跳变时，反向散射设备可以将反向散射信道索引(或多信道反向散射的索引)从一个载波信号突发跳变到下一个载波信号突发。每个反向散射信道索引与频移、时间偏移和扩展/扰码中的一个或多个相关联，使得跳变反向散射信道索引可以使得频移、时间偏移和扩展/扰码中的一个或多个发生变化。
以下是可与本文描述的实施例一起使用的受限稀疏和非稀疏扩展的一些示例：
示例1：定义了两个基于纯电阻阻抗的正交稀疏序列[1，0]、[0，1]；
示例2：基于相位变化的两个正交非稀疏扩展序列[1，1]、[1，-1]；
示例3：定义了两个基于电抗阻抗的正交非稀疏扩展序列[j，j]、[j，-j]；
示例4：与调制相关的限制扩展/加扰：对于QPSK或16-QAM调制，扩展/加扰序列的字母表限制为{1，-1，j，-j}。因此，[1，1]、[1，-1]是有效的扩展序列，长度2的有效扩展序列有16个，长度4的有效扩展序列有64个。
以下是稀疏扩展的示例实现方式：
示例1：电阻阻抗(负载调制器中的一个额外电阻阻抗，用于屏蔽反向散射/信号反射；详见上文描述，例如图5)。
示例2：设备充电电路，用于吸收和屏蔽反向散射(间接大电阻阻抗以屏蔽反射)。
以下是非稀疏扩展的示例实现方式：
示例1：通过适当的控制功能选择负载调制器的适当阻抗；
示例2：生成更长的位序列，并使用现有的负载调制器控制功能来模拟扩展/加扰。
在一些实施例中，反向散射设备用于执行序列跳变。这种反向散射设备在同一载波信号突发内的不同反向散射信道中跳变稀疏序列、扩展序列、加扰序列或其组合。例如，在定义了大小为L的扩展序列池的情况下，反向散射设备可以用于使用从一个信道使用到下一个信道(在同一突发或多个突发中)的不同扩展序列。这具有随机化干扰的效果。在一个具体的示例中，池中的序列各自具有序列索引，根据mod(Device_ID+x，L)确定要使用的序列索引，其中x是信道使用索引。对于给定的设备，信道使用的索引x是设备使用信道的索引，即，对于单信道使用场景，x＝0，对于多信道使用场景，x＝0用于第一信道使用，x＝1用于第二信道使用。
在一些实施例中，用于反向散射发送的频率资源是使用频带(frequency band，FB)组来定义的。FB组在此定义为M频率子带的组/集合，索引为0,…,M-1。可用于反向散射通信的总频率范围被划分为M频率子带。如上所述，反向散射设备在子带中从载波通信设备接收载波时，将所述载波移动到预定义的频率子带。频移也可以为零，即，在与接收载波频率相同的频率下进行反向散射，而没有频移。其目的/动机是，FB组可以根据具有不同要求的使用场景来分配/使用，例如，长/短覆盖、高/低移动性、流量负载/数据速率、设备密度等。例如，一组窄子带可以用于大覆盖，而一组较大的子带可以更好地缓解时间上的信道变化，适用于高移动性场景。图8示出了反向散射FB组的示例。
基于FB概念的系统属性的一些示例包括：
示例1：FB的大小相等，即FB组包括大小相等的子带；
示例2：FB是OFDM资源网格中的子载波，子载波中的一个或多个组成FB组；
示例3：FB在绝对频率值上可以相邻，也可以不相邻；
示例4：FB的频率可以等间隔。
在具体定义中：
FB组：频率中的c子带，索引为0,…，M-1，其中M≥1；
大小为ΔFi的子带，i＝0,…,M-1形成在频率的带中定义的FB组
在一个备选方案中，FB组中的所有子带大小相等，即ΔFi＝ΔFj，i,j∈{0,…，M-1}，i≠j。例如，FB可以是OFDM资源网格中的单个或多个或部分子载波。
在一些实施例中，使用FB组集定义用于反向散射发送的频率资源。FB组集是N≥1FB组的集，索引为0,…，N-1。可以根据定义FB组带宽。在一个备选方案中，组带宽的大小相等，即，Fn＝Fm，n,m∈{0,N-1}，n≠m。在另一个备选方案中，组大小不同，即频率Fn和Fm的FB组分别具有子带Mn和Mm，并且mn≠mm。在另一个备选方案中，mn＝mm。
在一个备选方案中，不同FB组的频带大小不相同。频带在FB组n和m中分别具有大小和/>并且n,m∈{0,N-1}，n≠m，其中/>在另一个备选方案中，
在一些实施例中，OFDM资源网格中的子载波/子带形成FB组。
在一些实施例中，可能的子载波间隔包括15.2μkHz，μ＝0,1,2,3,4,5。
在一些实施例中，可能的子载波间隔包括15.2-μkHz，μ＝0,1,2,3,4。
在一些实施例中，可能的子载波间隔包括1.875、7.5、15、30kHz。
可能的FB组大小示例包括：
第一个示例：2m，m＝0,1,2,3,4,…；
第二个示例：2m，m＝0,1,2,3,4,…；
第三个示例：FB组大小：2、4、8、12。
在一些实施例中，根据载波时间段集来定义用于反向散射发送的载波时间段。载波作为由突发间隔分隔的载波信号突发来发送。每个载波信号突发具有载波时间段集，该时间段集是发送载波信号并且存在反向散射发送机会的时间段集。从反向散射设备的角度来看，可用于反向散射发送的载波时间段可以称为反向散射突发(BS突发)，载波信号突发内的载波时间段集对应的BS突发集可以称为BS突发集。BS突发集可以包括子集，或所有载波时间段。
在FB组中，载波时间段集在一个或多个FB中发送，或者载波时间段集在FB或FB组的子集上发送。例如，如果系统能够移动大频率范围，或者在给定时间只有某些FB组处于活动状态(系统级要求)，则载波实际上将仅在所需的FB组上发送。另一方面，如果设备的移频能力很差或没有，则所有FB都需要发送载波。BS突发可以是周期性的、半静态的或非周期性的。突发间隔可以配置，例如取决于节能要求和流量条件。
在一些实施例中，BS突发集包括L载波时间段，以及发送单元(TU)和信道，在时间上与这些载波时间段对齐。应当注意，载波时间段的大小(时间)可能相等，也可能不相等。在一些实施例中，载波时间段集中的载波时间段长度相等。这种方法适用于统一的流量条件和简单的设计/实现方式。或者，载波时间段集中的载波时间段长度不相同。
例如，资源网格内的一个或多个TU可以被指定用于特定目的，例如控制信息和/或同步目的。可能有周期性的TU用于同步和控制信息。
图9示出了BS突发集的示例。示出了由包含L个TU的BS突发集组成的第一BS信号突发1000和由包含L个TU的BS突发集组成的第二BS突发1002。BS突发1000和BS突发1002由BS突发间隔分隔。图9未示出代码和频率分离。更概括地，在BS突发集的每个载波时间段内，每个频率、扩展/加扰排列可以有相应的TU。
一个或多个突发集形成突发集组，其中突发集组由R突发集组成。
在一些实施例中，BS突发集组具有与突发间隔相关联的类型，如下所示：
周期突发集：连续突发集之间的时间间隔在时间上是固定的，而突发是周期性发送的。这更适合双基地/环境反向散射系统。示例如图10所示；
半静态突发集：连续突发集之间的时间间隔在时间上是固定的，并发送有限数量的突发集。这更适合单基地和双基地反向散射应用中的节能，以及环境反向散射应用中的干扰控制；
非周期突发集：连续突发集之间没有预定义/商定的时间间隔。突发集是自包含的。这更适合单基地和双基地反向散射应用中的节能，以及环境反向散射应用中的干扰控制。示例如图11所示；或
其它突发集：一个或多个突发集以预定义/先前商定的模式发送。
在“其它突发集”的第一个示例中：前两个突发集之间的时间间隔是T1，后续突发集的时间间隔是T的整数倍/分数，最高可达突发集的最大M数量(Ti＝aiT1，其中i＝2,…，M.。在某些示例中，ai＝2i或ai＝2-i)。
在“其它突发集”的第二个示例中：连续突发集之间的时间以表格形式列出。突发间隔的示例如下表1所示。
表1：突发间隔表
类型 R 模式
1 3 T,2T,3T
2 4 T,2T,4T,5T
3 2 T,T/2
不同时间间隔的优势包括：
休眠模式下，反向散射发送器的反向散射通信寿命长；
单基地和双基地BS系统中的载波节能，以及环境BS系统中的受控或减少干扰；
支持不同流量需求的能力。
突发间隔模式可以指示/发送某些信令信息。例如，特定模式T,T/2指示设备将在随后的突发中重复反向散射发送。这将使接收器能够以更可靠的方式解码。
突发集组包括R突发集。图12示出了R＝3和突发长度模式d1,d2,d3的示例。
在一些实施例中，突发集组中的突发集具有相等的突发集长度。在这种情况下，对于连续的突发集，突发集长度在时间上是相同的。例如，相等的长度di＝dj，i,j∈{0,…,R-1}，i≠j。在其它实施例中，突发集长度不相等。
在一些实施例中，突发集长度是针对不同的流量条件和/或设备的数量或设备密度定制的。以下是一组示例：
示例1：突发集长度正在增加，di<dj,i<jand i,j∈{0,…,R-1}；
示例2：突发集长度正在减少，di>dj,i<jand i,j∈{0,…,R-1}；
示例3：突发集长度正在增加，dj＝ajd1,j>1and j∈{1,…,R-1}，其中aj＝j；
示例4：突发集长度正在增加，dj＝ajd1,j>1and j∈{1,…,R-1}，其中aj＝2j；
示例5：突发集长度正在增加，dj＝ajd1,j>1and j∈{1,…,R-1}，其中aj＝2-j；
示例6：突发集长度以表格的形式提供。该表的示例格式如下面的表2所示。
表2：突发集长度
类型 突发集组大小R 突发集组长度模式
1 3 d,2d,3d
2 4 d,2d,4d,5d
3 2 d,d/2
突发长度模式可以指示/发送某些信令信息。例如，特定模式d,2d,3d可用于指示设备在随后的突发中重复反向散射发送。这将使接收器能够以更可靠的方式解码。此外，突发间隔模式或突发长度模式的组合可以指示某些信令信息。通常，资源网格结构可以间接/隐式定义或控制系统或设备行为。
在一些实施例中，执行基于复用组的复用。复用组可以包括：
频分复用(frequency division multiplexing，FDM)组：在单个或多个FB组中定义了一组频率上与其它FB不重叠的FB。在给定的频率范围内，可以定义一个或多个FDM组；
时分复用(time division multiplexing，TDM)组：在时域上与其它TU不重叠的一组TU；
码分复用(code division multiplexing，CDM)组：在相同的时间和频率资源内的一组码，允许UE复用与正交码域分离。
在一些实施例中，执行基于复用组的资源共享。
备选方案1：定义了接收器特定的FDM组，且与同一接收器通信的设备使用相同的FDM组。每个设备使用一个设备特定的TU；使用TDM和/或CDM分隔设备特定的TU。
备选方案2：定义了接收器特定的TDM组，且与同一接收器通信的设备使用相同的TDM组。每个设备使用一个设备特定的TU；由FDM和/或CDM分隔设备特定的TU。
备选方案3：定义了接收器特定的CDM组，且与同一接收器通信的设备使用相同的CDM组。每个设备使用一个设备特定的TU；由FDM和/或TDM分隔设备特定的TU。
备选方案4：接收器特定组基于FDM、TDM、CDM中的一个或多个的组合，且与同一接收器通信的设备使用相同组。
在一些实施例中，接收器和/或反向散射设备选择复用组。例如，复用组可以索引为0,…，G-1。接收器和/或设备可以单独或共同获得CDM/FDM/TDM的复用组。以下是一组示例：
示例1：接收器和/或设备的复用组是接收器标识符的函数，如mod(Rx_ID，G)。Rx_ID是接收器的标识符。设备知晓Rx_ID(先验信息)。例如，复用组广播Rx_ID信息。
示例2：接收器和/或设备的复用组是设备标识符的函数，如mod(Device_ID，G)。Device_ID是设备的标识符。
示例3：接收器和/或设备的复用组由函数基于伪随机数来选择。在一些示例中，接收器和设备都知晓伪随机数生成器的种子。在一个具体的示例中，接收器和/或设备的复用组通过mod(Device_ID+PN，G)获得，其中PN是随机数。
示例4：接收器和/或设备的复用组由函数基于伪随机数和设备特定调整来选择。在一些实施例中，设备获取/选择具有偏移的特定复用组，例如mod(Device_ID+偏移，G)。在一些实施例中，设备通过伪随机数和设备特定偏移获取/选择特定的复用组，例如mod(Device_ID+偏移+PN，G)。
存在用于发送用于反向散射的载波的各种选项。
在一种选项中，在给定时间，发送一个复用组的载波。这避免了对其它复用组的干扰。在载波未为给定复用组发送的期间，该复用组的设备和/或接收器可以调整振荡器漂移，进行其它电路重新调整和/或利用时间冷却。
在关于载波发送的第二选项中，为所有复用组同时发送相应的载波。设备可以使用其它载波信号(设备用于反向散射的特定载波除外)以进行能量收集、同步目的等。
复用组结构和实现方式可以优化，以增强载波和接收器性能。
在第一个示例中，FDM组具有等间隔的FB，以降低发射功率和/或实现峰值平均功率比(peak average power ratio，PAPR)优化。在第二个示例中，FDM组具有非连续的FB或TU，以实现更高的频率或时间分集。
在一些实施例中，设备在复用组内(为设备选择或以其它方式选择/分配给设备)选择TU。复用组中的TU可以索引为0,…，T-1。
在第一个示例中：用于给定设备的反向散射(以下称为反向散射TU)的TU是设备标识符的函数，例如mod(Device_ID，T)。Device_ID是设备的标识符。接收器知晓Device_ID，以便在正确的TU上执行接收。或者，接收器可以或在所有可能的TU中执行接收/解码。
在第二个示例中：反向散射TU是设备和/或接收器标识符的函数，例如mod(Device_ID+Rx_ID，T)或mod(Rx_ID，T)。
在第三个示例中：反向散射TU由基于伪随机数的函数来选择。在一些示例中，接收器和设备都知晓伪随机数生成器的种子。例如，TU的索引可以通过mod(Device_ID+PN，T)获得，其中PN是随机数。
在第四个示例中：反向散射TU由函数基于伪随机数和设备特定调整来选择。在一些示例中，接收器和设备都知道伪随机数生成器的种子，且设备使用设备特定的偏移。
在第五个示例中：反向散射TU由基于复用组的函数来选择。在一些示例中，TU的索引可以通过mod(Device_ID+Mux_Group_ID，T)获得，其中Mux_Group_ID是复用组的标识符。
在一些实施例中，设备可以在多个TU中反向散射，用于更高流量的设备，以增强发送性能。例如，反向散射TU的索引可以由mod(Device_ID+i，T)给出，其中i采用多个值。例如，i＝0,1指示两个TU用于反向散射。
在一些实施例中，对于反向散射干扰随机化，设备基于随机数/作为随机数的函数来选择TU。种子或生成的随机数可以是设备特定的。
在一些实施例中，接收器复用通过TDM实现，而反向散射复用通过FDM/CDM实现。图13描述了基于这种方法的信道布局。在本示例中，不同的接收器使用不同的时间载波时间段；图13的示例示出了三个这样的载波时间段1300、1302、1304，也标记为TDM0、TDM1、TDM2(在信道布局中标记为T0、T1和T2)。以图13为例，有三个频率选项FDM0、FDM1和FDM2(信道布局中的F0、F1和F2)，有两个扩展/扰码选项CDM0、CDM1(信道布局中的C0和C1)。更概括地，类似的方法可以用于任何数量的时间载波时间段、频率选项和扩展/扰码选项。
在每个时间载波时间段内，指定FDM0、CDM0和CDM1的某些TU(即F0、C0/C1)用于信道估计、同步、控制信息等。在每个载波时间段内，设备在FDM0、FDM1、FDM2、CDM0和CDM1的TU中进行反向散射。这种方法适用于反向散射系统，其中设备执行无线功率收集和/或可以利用振荡器漂移/电路冷却时间。这种方法适用于高数据速率应用(反向散射设备/终端的多个FDM/CDM)和/或高移动性场景。具体指定的TU只是一个例子，不同的TU可以在不同的实现方式中设计。
在另一个实施例中，接收器复用(即，设备将向哪个接收器进行反向散射)基于FDM，并且反向散射设备复用基于FDM和CDM的组合实现。通过这种方法，每个接收器使用特定的频率选项，例如在有三个这样的选项的情况下，FDM1、FDM2、FDM3中的一个。正如上文所述，FDM0、CDM0和CDM1(即F0、C0/C1)的TU可以被指定用于信道估计、同步、控制信息等。正如上文所述，对于这种方法，FDM选项、TDM选项和CDM选项的数量可以与具体示例不同。具体指定的TU只是一个例子，不同的TU可以在不同的实现方式中设计。
反向散射设备在TDM0、TDM1、TDM2和CDM0、CDM1的TU中进行反向散射。如果设备没有及时使用连续的TU，则该方案可以适用于无线功率收集和/或振荡器漂移/电路冷却时间，也可以适用于低移动性场景。
在另一个实施例中，接收器复用基于CDM，反向散射设备复用基于FDM和TDM的组合实现。不同的接收器使用CDM0、CDM1，并且设备在FDM0、FDM1、FDM2和TDM0、TDM1、TDM3的TU中进行反向散射。正如上文所述，对于这种方法，FDM选项、TDM选项和CDM选项的数量可能与特定示例不同。
FDM0、CDM0和CDM1(即F0、C0/C1)的TU可以被指定用于信道估计、同步、控制信息等。具体指定的TU只是一个例子，不同的TU可以在不同的实现方式中设计。
可以使用各种方法来减轻异步发送造成的干扰。
在一些实施例中，载波是基于OFDM的，并且长CP用于减轻ISI(符号间干扰)。例如，可以使用大于往返延迟的CP。CP的配置示例包括：
双基地/环境：在这种情况下，CP大于从载波通信设备/环境RF源到设备和设备到接收器的组合路径延迟；
单基地：在这种情况下，CP大于接收器到设备的往返延迟(往返：接收器到设备和设备到接收器)。
在一些实施例中，提供反向散射间隔/保护期以减轻由于异步发送造成的干扰。在这些实施例中，反向散射设备仅反向散射/调制TU内载波的一部分。使用的载波百分比可以由系统中预期的同步级别确定。在第一个示例中，保护期/反向散射间隔大于往返延迟。在第二个示例中，保护期/反向散射间隔大于CP长度的因子a倍。
示例如图14所示。图中显示了两个TU，即TU#0和TU#1。对于每个TU，反向散射发送发生在时间1404、1406的子集中，在实际反向散射发送之间留下保护期1408。
如上文所述，某些TU可以专用于一个或多个目的，而不是反向散射通信数据发送。示例包括：
用于信道估计的TU：设备反向散射TU(具有已知序列)，用于接收器以估计信道；
用于时间获取的TU：设备接收已知序列，供反向散射设备用于估计时间和/或设备向接收器反向散射已知序列，以便接收器估计往返延迟；
用于发送控制信息的TU：资源网格参数等信息是设备通过接收这些TU获得的。一些示例信息包括频域和时域资源网格信息、突发时隙大小、多时隙启用/禁用、突发间隔、子载波间隔、复用组相关信息、跳变详细信息、接收器标识。
在一些实施例中，反向散射设备通过搜索专用TU来找到它们对应的接收器。例如，专用TU可以用于发送设备搜索以定位接收器并获得反向散射通信信息的特定序列。
图15示出了双基地系统中不同节点之间的信令示例。在步骤1501，反向散射设备被激活。在一些示例中，载波通信设备、gNB或接收器可以执行所述激活。在一些示例中，反向散射设备的激活是可选的。
在步骤1502，反向散射设备接收载波信号。所述载波信号可以从载波通信设备发送，所述载波通信设备可以是载波通信设备。或者，所述载波通信设备可以是发送载波信号的gNB。所述载波信号可以在反向散射设备激活之前或之后由反向散射设备接收。
在过程A，反向散射设备根据上述实施例的详细信息获取关于反向散射通信资源网格结构、对应的信道或TU、时间获取等的信息。可以提供关于反向散射设备的反向散射机会的详细信息。
在步骤1503，可选地，反向散射设备向接收器发送携带非数据分量的反向散射信号，例如用于信道估计的导频。
在步骤1504，反向散射设备向接收器发送携带数据的反向散射信号。
在步骤1505，可选地，接收器可以向gNB发送信号。
图16示出了环境反向散射系统中不同节点之间的信令示例。在步骤1601，反向散射设备被激活。在一些示例中，载波通信设备、gNB或接收器可以执行所述激活。在一些示例中，反向散射设备的激活是可选的。
在步骤1602，反向散射设备从环境RF源接收环境RF信号。或者，gNB可以是环境RF源。应当注意，所述环境RF信号可以在反向散射设备激活之前或之后由反向散射设备接收。
在过程B，反向散射设备根据上述实施例的详细信息获取关于反向散射通信资源网格结构、对应的信道、时间获取等的信息。可以提供关于反向散射设备的反向散射的机会、信道、场合或TU的详细信息。
在步骤1603，可选地，反向散射设备向携带非数据的接收器发送反向散射信号，例如用于信道估计的导频。
在步骤1604，反向散射设备向接收器发送携带数据的反向散射信号。
在步骤1605，可选地，接收器可以向gNB发送信号。
图17示出了单基地反向散射系统中不同节点之间的信令示例。在步骤1701，反向散射设备被激活。在一些示例中，gNB、接收器可以执行所述激活。在一些示例中，反向散射设备的激活是可选的。
在步骤1702，反向散射设备从载波通信设备接收载波信号。所述载波信号可以在反向散射设备激活之前或之后由反向散射设备接收。
在过程C，反向散射设备根据上述实施例的详细信息获取关于反向散射通信资源网格结构、对应的TU、信道、或时间获取等的信息。可以提供关于反向散射设备的反向散射机会的详细信息。
在步骤1703，可选地，反向散射设备向携带非数据的接收器发送反向散射信号，例如用于信道估计的导频。
在步骤1704，反向散射设备向接收器发送携带数据的反向散射信号。在本示例中，接收器是载波通信设备的同一设备。
在步骤1705，可选地，接收器可以向gNB发送信号。
本发明所提出的方案具有广泛的应用场景。例如，它们可以被可穿戴设备用作NR/LTE UE、机器(智能家居)、农场和工业环境中的传感器、IoT设备、侧链路通信的一部分。
反向散射设备可以在UE内，也可以是可穿戴设备，如智能手表、宠物标签、附着设备如袋子标签。所述设备可以集成到传感器设备或智能家居设备(冰箱、洗衣机、开门器、摄像头等)中。
反向散射接收器可以是UE、可穿戴设备，如智能手表、基站等。
根据上述指导，本发明的许多修改和变型也是可能的。因此，应当理解，只要是在所附权利要求的范围内，就可以用不同于本文具体描述的方式来执行本发明。

Claims (20)

1.一种方法，其特征在于，包括：
反向散射设备从载波通信设备接收载波信号，所述载波信号具有开始时间；
所述反向散射设备从所述接收的载波信号产生反向散射载波信号；
在相对于所述开始时间的时间偏移处，所述反向散射设备使用所述反向散射载波信号调制数据生成反向散射信号，并使用发送资源发送所述反向散射信号，其中
所述时间偏移是预定义的，并且至少部分地定义了所述发送资源的时间段。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反向散射设备从所述接收的载波信号产生反向散射载波信号，包括：
将频移应用到接收的载波信号，所述频移是一组可能的频移中的一个，所述一组可能的频移包括零频移；
所述频移是预定义的，并且至少部分地定义了所述发送资源。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：
所述调制数据包括执行负载调制。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述生成所述反向散射信号，包括：
使用加扰序列对所述调制数据输出的符号进行加扰，所述加扰输出的符号的符号字母表与所述调制数据输出的符号的符号字母表相同，
所述加扰序列是预定义的，并且至少部分地定义了将由所述反向散射设备使用的发送资源。
5.根据权利要求4所述的方法，所述调制数据和所述加扰是使用负载调制器在单个步骤中执行的。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述生成所述反向散射信号，包括：
使用扩展序列对所述调制数据输出的符号进行扩展，所述扩展输出的符号的符号字母表与所述调制数据输出的符号的符号字母表相同，
所述扩展序列是预定义的，并且至少部分地定义了所述发送资源。
7.根据权利要求6所述的方法，所述调制和所述扩展是使用负载调制器在单个步骤中执行的。
8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：
所述反向散射设备使用负载调制中的电阻阻抗来产生零输出，以在负载调制输出中实现稀疏扩展。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：
所述反向散射设备在与所述发送资源的时间段不重叠的时间内，使用接收的载波对所述反向散射设备的电池进行充电。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：
所述反向散射设备在与所述发送资源的时间段不重叠的时间内，使用接收的载波执行数据接收。
11.一种装置，其特征在于，包括：
处理器和存储器，所述装置用于实现一种方法，包括：
从载波通信设备接收载波信号，所述载波信号具有开始时间；
从所述接收的载波信号产生反向散射载波信号；
在相对于所述开始时间的时间偏移处，通过使用所述反向散射载波信号调制数据生成反向散射信号，并使用发送资源来发送所述反向散射信号；
所述时间偏移是预定义的，并且至少部分地定义了所述发送资源的时间段。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述从接收的载波信号产生反向散射载波信号，包括：
将频移应用到接收的载波信号，所述频移是一组可能的频移中的一个，所述一组可能的频移包括零频移；
所述频移是预定义的，并且至少部分地定义了所述发送资源。
13.根据权利要求11或12所述的装置，其特征在于，包括负载调制器，所述调制数据是使用所述负载调制器执行的。
14.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述生成所述反向散射信号，包括：
使用加扰序列对所述调制数据输出的符号进行加扰，所述加扰输出的符号的符号字母表与所述调制数据输出的符号的符号字母表相同，
所述加扰序列是预定义的，并且至少部分地定义了所述装置要使用的发送资源。
15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，还包括负载调制器，所述调制数据和所述加扰是使用所述负载调制器在单个步骤中执行的。
16.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述生成所述反向散射信号，包括：
使用扩展序列对所述调制数据输出的符号进行扩展，所述扩展输出的符号的符号字母表与所述调制数据输出的符号的符号字母表相同，
所述扩展序列是预定义的，并且至少部分地定义了所述发送资源。
17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，还包括负载调制器，所述调制和所述扩展是使用所述负载调制器在单个步骤中执行的。
18.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，还用于：
通过在负载调制中使用电阻阻抗进行稀疏扩展来产生零输出，以在负载调制器的输出中实现稀疏扩展。
19.根据权利要求11至18中任一项所述的装置，其特征在于，还用于：
在与所述发送资源的时间段不重叠的时间内，使用接收的载波对所述反向散射设备的电池进行充电。
20.根据权利要求11至19中任一项所述的装置，其特征在于，还用于：
在与所述发送资源的时间段不重叠的时间内，使用接收的载波进行数据接收。
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