【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及反向散射通信領域，尤其涉及一種基于碼字轉換的高效zigbee反向散射通信系統及方法。
技術介紹
1、隨著物聯網規模的不斷擴大，降低網絡中數十億節點的功耗已成為一個亟待解決的問題。反向散射技術因其超低的功耗而備受關注。反向散射通信系統由三部分組成：激勵源、反向散射標簽和接收器。標簽不是主動發射信號，而是通過反射環境信號來被動傳輸信息，這大大降低了設備的功耗。反向散射標簽通常連接兩個天線，一個用于檢測輸入信號，以進行同步等操作，另一個用于實現信號反射。反向散射標簽反射的信號利用的是阻抗失配原理。當反向散射電路的阻抗發生變化時，標簽反射的信號也會發生相應的變化。此外，標簽還可以調制信號的頻率和相位。反向散射接收器通過分析接收信號的頻率、相位和振幅特征來解碼標簽數據。射頻識別（rfid）技術就是一種典型的反向散射技術，它可以應用于許多領域。然而，射頻識別技術有一個很大的缺點：它需要使用昂貴的特定射頻識別閱讀器，這大大限制了系統的廣泛部署和使用。因此，研究人員提出了基于環境中已經廣泛部署的商品無線電的反向散射通信系統，如環境zigbee反向散射通信系統。
2、環境zigbee反向散射通信系統基于碼字轉換實現標簽數據的編碼和解碼，碼字轉換是反向散射通信中的一項重要技術。在未知環境信號條件下，接收器對標簽數據進行解碼是一個具有挑戰性的問題。為了解決這個問題，一些zigbee反向散射通信系統在發射端犧牲了數據的豐富性，生成單頻連續波信號用于反向散射。然而，這種方法對發射機有很大的限制，使其難以廣泛應用。碼字轉換技術的出
3、zigbee碼字轉換是符號級的，協議中規定了16種符號，即16種symbol，也就是碼本中有16種碼字。系統需要部署兩個接收器，一個接收原始數據，另一個接收反向散射數據。當標簽調制數據"0"時，它不會改變激勵信號，而當它調制數據"1"時，它會改變激勵信號的相位，將激勵信號轉換為其他的碼字。接收器對接收到的兩種碼字進行異或處理，來解碼標簽數據。
4、然而，基于碼字轉換的zigbee反向散射通信通常具有較低的吞吐量，這是因為大多數系統都采用粗粒度調制，如符號級調制，而一個zigbee的符號包含4個比特位，這就需要使用4個原始信息比特來傳輸一個標簽比特。此外，標簽在調制過程中可能會在相鄰比特之間引入180度的相移，從而破壞偏移正交相移鍵控（oqpsk）信號的結構，并可能導致解碼錯誤。因此現有zigbee反向散射通信系統通常還使用冗余來降低誤碼率ber，使用多個zigbee符號來傳輸一位標簽數據，這嚴重降低了系統的吞吐量。
5、有鑒于此，特提出本專利技術。
技術實現思路
1、本專利技術的目的是提供了一種基于碼字轉換的高效zigbee反向散射通信系統及方法，能提升zigbee反向散射通信系統的吞吐量，提高了系統的傳輸效率，進而解決現有技術中存在的上述技術問題。
2、本專利技術的目的是通過以下技術方案實現的：
3、一種基于碼字轉換的高效zigbee反向散射通信系統，包括：
4、zigbee發送器、反向散射標簽、第一zigbee接收器和第二zigbee接收器；其中，
5、所述zigbee發送器，能發射zigbee信號作為環境zigbee激勵信號；
6、所述反向散射標簽，分別與所述zigbee發送器和第二zigbee接收器通信連接，能接收所述zigbee發送器發射的環境zigbee激勵信號，根據待發送的連續的4位標簽數據預先確定的對應的相位調制序列對環境zigbee激勵信號的碼字對應的符號值的每個碼片進行相位調制，得到攜帶標簽數據的反向散射信號，將反向散射信號向所述第二zigbee接收器發送；
7、所述第一zigbee接收器，與所述zigbee發送器通信連接，能接收所述zigbee發送器發射的環境zigbee激勵信號并解碼所述環境zigbee激勵信號的碼字，得出所述環境zigbee激勵信號對應的符號值；
8、所述第二zigbee接收器，與所述第一zigbee接收器通信連接，能接收并解碼所述反向散射標簽發送的反向散射信號的碼字，得出所述反向散射信號對應的符號值，利用得出的所述反向散射信號對應的符號值和所述第一zigbee接收器得出的環境zigbee激勵信號對應的符號值，根據預先確定的各種反向散射信號的符號值和環境zigbee激勵信號的符號值與各標簽數據之間的映射關系，解碼得到標簽數據。
9、一種基于碼字轉換的高效zigbee反向散射通信方法，采用本專利技術所述的系統，包括如下步驟：
10、通過所述系統的zigbee發送器發射zigbee信號作為環境zigbee激勵信號；
11、通過所述系統的反向散射標簽，接收所述zigbee發送器發射的環境zigbee激勵信號，根據待發送的連續的4位標簽數據預先確定的對應的相位調制序列對環境zigbee激勵信號的碼字對應的符號值的每個碼片進行相位調制，得到攜帶標簽數據的反向散射信號，將反向散射信號向所述第二zigbee接收器發送；
12、通過所述系統的第一zigbee接收器，接收所述zigbee發送器發射的環境zigbee激勵信號并解碼所述環境zigbee激勵信號的碼字，得出所述環境zigbee激勵信號對應的符號值；
13、通過所述系統的第二zigbee接收器，接收并解碼所述反向散射標簽發送的反向散射信號的碼字，得出所述反向散射信號對應的符號值，利用得出的所述反向散射信號對應的符號值和所述第一zigbee接收器得出的環境zigbee激勵信號對應的符號值，根據預先確定的各種反向散射信號的符號值和環境zigbee激勵信號的符號值與各標簽數據之間的映射關系，解碼得到標簽數據。
14、與現有技術相比，本專利技術所提供的基于碼字轉換的高效zigbee反向散射通信系統及方法，其有益效果包括：
15、通過反向散射標簽編碼時采用待發送的連續的4位標簽數據所對應的相位調制序列對環境zigbee激勵信號的碼字所對應的符號值的每個碼片進行相位調制，而在第二zigbee接收器解碼反向散射信號時，利用預先得到的各種相位調制序列與各種symbol值之間的映射關系進行標簽數據的解碼，實現了由一個zigbee符號來傳輸4位標簽數據，進而提高了系統的吞吐量，本專利技術的zigbee反向散射通信系統與主動式zigbee系統的吞吐量相當，能夠達到250kbps左右，并在不同的商用zigbee設備上具有普適性。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種基于碼字轉換的高效ZigBee反向散射通信系統，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的基于碼字轉換的高效ZigBee反向散射通信系統，其特征在于，所述反向散射標簽使用的預先確定的標簽數據與相位調制序列的對應關系為：
3.根據權利要求1或2所述的基于碼字轉換的高效ZigBee反向散射通信系統，其特征在于，所述第二ZigBee接收器使用的預先確定的各種反向散射信號的符號值和環境ZigBee激勵信號的符號值與各標簽數據之間的映射關系為：
4.根據權利要求1或2所述的基于碼字轉換的高效ZigBee反向散射通信系統，其特征在于，所述第二ZigBee接收器按以下方式解碼所述反向散射標簽發送的反向散射信號的碼字，得出所述反向散射信號對應的符號值，包括：
5.根據權利要求1或2所述的基于碼字轉換的高效ZigBee反向散射通信系統，其特征在于，所述反向散射標簽將反向散射信號移頻到新的信道后，再將反向散射信號的碼字向所述第二ZigBee接收器發送。
6.一種基于碼字轉換的高效ZigBee反向散射通信方法，其特征在于，采用權利要
7.根據權利要求6所述的基于碼字轉換的高效ZigBee反向散射通信方法，其特征在于，所述方法中，所述反向散射標簽使用的預先確定的標簽數據與相位調制序列的對應關系為：
8.根據權利要求6或7所述的基于碼字轉換的高效ZigBee反向散射通信方法，其特征在于，所述方法中，所述第二ZigBee接收器使用的預先確定的各種反向散射信號的符號值和環境ZigBee激勵信號的符號值與各標簽數據之間的映射關系為：
9.根據權利要求6或7所述的基于碼字轉換的高效ZigBee反向散射通信方法，其特征在于，所述第二ZigBee接收器按以下方式解碼所述反向散射標簽發送的反向散射信號的碼字，得出所述反向散射信號對應的符號值，包括：
10.根據權利要求6或7所述的基于碼字轉換的高效ZigBee反向散射通信方法，其特征在于，所述反向散射標簽將反向散射信號移頻到新的信道后，再將反向散射信號的碼字向所述第二ZigBee接收器發送。
...【技術特征摘要】
1.一種基于碼字轉換的高效zigbee反向散射通信系統，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的基于碼字轉換的高效zigbee反向散射通信系統，其特征在于，所述反向散射標簽使用的預先確定的標簽數據與相位調制序列的對應關系為：
3.根據權利要求1或2所述的基于碼字轉換的高效zigbee反向散射通信系統，其特征在于，所述第二zigbee接收器使用的預先確定的各種反向散射信號的符號值和環境zigbee激勵信號的符號值與各標簽數據之間的映射關系為：
4.根據權利要求1或2所述的基于碼字轉換的高效zigbee反向散射通信系統，其特征在于，所述第二zigbee接收器按以下方式解碼所述反向散射標簽發送的反向散射信號的碼字，得出所述反向散射信號對應的符號值，包括：
5.根據權利要求1或2所述的基于碼字轉換的高效zigbee反向散射通信系統，其特征在于，所述反向散射標簽將反向散射信號移頻到新的信道后，再將反向散射信號的碼字向所述第二zigbee接收器發送。
6.一種基于碼字轉換的高效z...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李久偉，王世昕，胥釗源，惠維，王帥，龔偉，
申請(專利權)人：中國科學技術大學，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。