一種解決標簽全雙工通信的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及標簽信息解碼協(xié)議，具體為一種解決標簽全雙工通信的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 人們一直致力于實現(xiàn)物與物的廣泛互聯(lián)，通過完全智慧的響應(yīng)行為，實現(xiàn)人和物 的深度融合，但由于物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點的能源問題，并未出現(xiàn)爆發(fā)式的大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。當物 體的基數(shù)大時，使用現(xiàn)有的3G/Wi-Fi/Zi濁ee等無線通信模塊，使能耗問題不容忽視，且基 于電池的工作方式又導致了節(jié)點非常有限的工作壽命，對電源的管理與維護帶來的開銷讓 人難W接受。許多生態(tài)環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)等都面臨一個共同的問題，那就是 難W維持長時間的運行，直接導致了運類解決思路的可擴展性和實用性的大幅下降。
[0003] 因此就需要無自帶電池的節(jié)點構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，即無源感知網(wǎng)絡(luò)。無源設(shè)備利用反向 散射通信技術(shù)，獲取環(huán)境中射頻信號的能量，來進行自身的感知與通信。最近，研究人員已 經(jīng)表明使用反向散射技術(shù)，可實現(xiàn)低功耗設(shè)備之間的直接通信。兩個設(shè)備可W單獨操作的 收獲的能量，創(chuàng)建一個可W彼此溝通的網(wǎng)絡(luò)無源網(wǎng)絡(luò)，使得物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)想成為可能。
[0004] 但是現(xiàn)有的無源感知網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點都是單工通信，節(jié)點之間的通信的準確率低，節(jié) 點吞吐量小，使得無源感知網(wǎng)絡(luò)能耗高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明為了解決無源感知網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點采用單工通信而使得網(wǎng)絡(luò)能耗高的問題， 提供了一種解決標簽全雙工通信的方法，可W實現(xiàn)標簽之間的互相通信，并且可W同時進 行信息的接收和反饋，實現(xiàn)全雙工通信。
[0006] 本發(fā)明是采用如下的技術(shù)方案實現(xiàn)的：一種解決標簽全雙工通信的方法，包括W 下步驟：
[0007] 搭建雙天線標簽，接收標簽和發(fā)送標簽上都安裝有兩根天線；
[0008] 發(fā)送標簽先傳送一段前導碼給接收標簽，W確定解碼方式；
[0009] 接收標簽每接收到前導碼中一比特字符時，接收標簽上的兩個天線接收到兩 路不同的信號，該兩路信號的幅值分別為|yi(t)| = |hrfS(t)+hbBs(t)|和|y2(t)| = |h'dS(t)+h'bBs(t)|，式中B表示發(fā)送標簽傳輸?shù)淖址?r或'0'，hrf、h'd表示TV 塔對接收標簽兩根接收天線的信道參數(shù)，hb、h'b表示發(fā)送標簽對接收標簽兩根接收天線 的信道參數(shù)，h'b同時也可表示反饋信道參數(shù)；
[0010] 接收標簽然后將前導碼每個字符所對應(yīng)的兩路信號的幅值相比，得到一串比值 lyi的II化的|S 怯1說1_h巧^ W11] 然后計算當B= 0時，比值一a，在此情況下受到反饋信道的干擾時， y2(t)I中的B被誤認為1，貝ij比值
在此情況下受到反饋信道的干擾時，|y2(t)I中的B被誤認為0,則比值
[0012] 假定c〉d〉a〉b，接收標簽將a與d的均值作為標簽內(nèi)比較器的闊值，接收標簽將得 到的比值分別與該闊值比較，若比值大于闊值，則比值表示為C或d，可正確解碼為"1"，若 比值小于闊值，則比值表示為a或b，可正確解碼為"0";
[0013] 解碼完成后，接收標簽將解碼信息反饋給發(fā)送標簽，進行校正，若正確，則接收標 簽繼續(xù)接收信息，并W運種方法解碼接下來的信息，若在傳輸過程中出現(xiàn)錯誤，發(fā)送標簽及 時收到反饋，重新發(fā)送解碼錯誤的信息；
[0014] 再假定c〉a〉d〉b，接收標簽將a與C的均值作為標簽內(nèi)比較器的第一闊值，a與d的 均值作為第二闊值，b與d的均值作為第=闊值，若比值大于第一闊值，則比值表示為C，可 正確解碼為"1"，若是比值小于第一闊值，大于第二闊值，則比值代表a,可正確解碼為"0"， 若比值小于第二闊值，大于第S闊值，則比值代表d，可正確解碼為"1"，若比值小于第S闊 值，則比值代表b，可正確解碼為"0";
[0015] 解碼完成后，接收標簽將解碼信息反饋給發(fā)送標簽，進行校正，并W運種方法解碼 接下來的信息。
[0016] 本發(fā)明提供的全雙工標簽解碼方法有如下優(yōu)點：
[0017]1)、無源標簽是從環(huán)境中獲取能量，能量有限，因此就需要標簽有效地進行感知和 通信；本發(fā)明的全雙工通信解碼方式，當發(fā)送標簽發(fā)射信息時，接收標簽會立即產(chǎn)生反饋信 息給發(fā)射標簽，如果接收到的信息是錯誤的，立即反饋回去，運時發(fā)射標簽就會重新發(fā)射錯 誤的信息，避免了所有信息發(fā)射完之后，又需要重新發(fā)送，提高了能量利用率，同時又能提 高發(fā)射信息的準確率；
[0018] 2)由于環(huán)境的多變性，信道的參數(shù)會發(fā)生變化，運使接收到的信號也會發(fā)生改變， 若使用傳統(tǒng)的解碼方法，估測信道參數(shù)，會使計算量增大，并且解碼的信息準確率低，本發(fā) 明只需要計算接收到的兩路信號的比值，大大降低了計算復(fù)雜度，減少了功耗，提高了準確 率。
【附圖說明】
[0019] 圖1為本發(fā)明的流程圖。
[0020] 圖2為接收電路的電路結(jié)構(gòu)圖。
[0021] 圖3為發(fā)送電路的電路結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0022] 一種解決標簽全雙工通信的方法，包括W下步驟：
[0023] 搭建雙天線標簽，接收標簽和發(fā)送標簽上都安裝有兩根天線；
[0024] 發(fā)送標簽先傳送一段前導碼給接收標簽，W確定解碼方式；
[00巧]接收標簽每接收到前導碼中一比特字符時，接收標簽上的兩個天線接收到兩 路不同的信號，該兩路信號的幅值分別為|yi(t)| = |hrfS(t)+hbBs(t)|和|y2(t)| = |h'dS(t)+h'bBs(t)|，式中B表示發(fā)送標簽傳輸?shù)淖址?r或'0'，hrf、h'rf表示TV 塔對接收標簽兩根接收天線的信道參數(shù)，hb、h'b表示發(fā)送標簽對接收標簽兩根接收天線 的信道參數(shù)，h'b同時也可表示反饋信道參數(shù)；
[00%] 接收標簽然后將前導碼每個字符所對應(yīng)的兩路信號的幅值相比，得到一串比值 lyi陽Ilyz陽I;
[0027] 然后計算當B= 0時，比值
在此情況下受到反饋信道的干擾時， y2(t)I中的B被誤認為1，貝1J比值
在此情況下受到反饋信道的干擾時，|y2(t)|中的B被誤認為0,則比值
陽02引假定c〉d〉a〉b，接收標簽將a與d的均值作為標簽內(nèi)比較器的闊值，接收標簽將得 到的比值分別與該闊值比較，若比值大于闊值，則比值表示為C或d，可正確解碼為"1"，若 比值小于闊值，則比值表示為a或b，可正確解碼為"0";
[0029] 解碼完成后，接收標簽將解碼信息反饋給發(fā)送標簽，進行校正，若正確，則接收標 簽繼續(xù)接收信息，并W運種方法解碼接下來的信息，若在傳輸過程中出現(xiàn)錯誤，發(fā)送標簽及 時收到反饋，重新發(fā)送解碼錯誤的信息；
[0030] 再假定c〉a〉d〉b，接收標簽將a與C的均值作為標簽內(nèi)比較器的第一闊值，a與d的 均值作為第二闊值，b與d的均值作為第=闊值，若比值大于第一闊值，則比值表示為C，可 正確解碼為"1"，若是比值小于第一闊值，大于第二闊值，則比值代表a,可正確解碼為"0"， 若比值小于第二闊值，大于第S闊值，則比值代表d，可正確解碼為"1"，若比值小于第S闊 值，則比值代表b，可正確解碼為"0";
[0031] 解碼完成后，接收標簽將解碼信息反饋給發(fā)送標簽，進行校正，并W運種方法解碼 接下來的信息。
[0032] 標簽內(nèi)主要包括MSP430主控模塊、接收電路、發(fā)射電路和能量獲取電路；接收電 路主要包括包絡(luò)檢波電路、模擬除法電路、闊值比較電路，包絡(luò)檢波電路用于去除要傳輸?shù)?射頻信息的載波頻率和提取所需信息，闊值比較電路用于計算從包絡(luò)檢測器輸出信息的幅 度，并著眼于振幅隨時間是如何變化的，并消除殘余干擾，闊值比較電路需要=個比較器， 將輸出的信息幅值與計算得到的=個闊值進行比較；發(fā)射電路包括天線、負載調(diào)制器、用于 天線頻率調(diào)諧的電容器陣列、一個半波整流器、一個電壓監(jiān)視器和一個傳感器，當電容器陣 列將天線頻率調(diào)諧到接近目標頻率時，VDD迅速增大，此時，傳感器開始執(zhí)行數(shù)據(jù)計算和調(diào) 審IJ，當足夠的能量被獲取時，傳感器就可W開始發(fā)送檢測到的信息，天線的反射系數(shù)隨代碼 值的變化改變，當編碼是'1'，周圍的無線電波會通過天線被反射，與此相反，在編碼時是 0,沒有變化。
【主權(quán)項】
1. 一種解決標簽全雙工通信的方法，其特征在于包括以下步驟： 搭建雙天線標簽，接收標簽和發(fā)送標簽上都安裝有兩根天線； 發(fā)送標簽先傳送一段前導碼給接收標簽，以確定解碼方式；接收標簽每接收到前導碼中一比特字符時，接收標簽上的兩個天線接收到兩路 不同的信號，該兩路信號的幅值分別為k(t)| = |hrfs(t)+hbBs(t)|和|y2(t)| = 『1^(〇+11'山8(〇|，式中8表示發(fā)送標簽傳輸?shù)淖址?1'或'0'，1^、11 /1^表示17 塔對接收標簽兩根接收天線的信道參數(shù)，hb、h' b表示發(fā)送標簽對接收標簽兩根接收天線 的信道參數(shù)，h'b同時也可表示反饋信道參數(shù)； 接收標簽然后將前導碼每個字符所對應(yīng)的兩路信號的幅值相比， 然后計算當B=O時，，在此情況下受到反饋信道的干擾時，Iy2(t) 中的B被誤認為1，當B= 1時，在此情 況下受到反饋信道的干擾時，Iy2(t)I中的B被誤認為0，假定c>d>a>b，接收標簽將a與d的均值作為標簽內(nèi)比較器的閾值，接收標簽將得到的 比值分別與該閾值比較，若比值大于閾值，則比值表示為c或d，可正確解碼為" 1"，若比值 小于閾值，則比值表示為a或b，可正確解碼為"0" ； 解碼完成后，接收標簽將解碼信息反饋給發(fā)送標簽，進行校正，若正確，則接收標簽繼 續(xù)接收信息，并以這種方法解碼接下來的信息，若在傳輸過程中出現(xiàn)錯誤，發(fā)送標簽及時收 到反饋，重新發(fā)送解碼錯誤的信息； 再假定c>a>d>b，接收標簽將a與c的均值作為標簽內(nèi)比較器的第一閾值，a與d的均 值作為第二閾值，b與d的均值作為第三閾值，若比值大于第一閾值，則比值表示為c，可正 確解碼為"1"，若是比值小于第一閾值，大于第二閾值，則比值代表a，可正確解碼為"0"， 若比值小于第二閾值，大于第三閾值，則比值代表d，可正確解碼為" 1"，若比值小于第三閾 值，則比值代表b，可正確解碼為"0" ； 解碼完成后，接收標簽將解碼信息反饋給發(fā)送標簽，進行校正，并以這種方法解碼接下 來的信息。
【專利摘要】本發(fā)明涉及標簽信息解碼協(xié)議，具體為一種解決標簽全雙工通信的方法。一種解決標簽全雙工通信的方法，包括以下步驟：搭建雙天線標簽，發(fā)送標簽發(fā)送前導碼以確定解碼方式，接收標簽接收到前導碼后通過運算得到一串比值，接收標簽通過除法運算得到a、b、c、d四個字，接收標簽再設(shè)定解碼規(guī)則c>d>a>b，將比值和a與d的均值比較來確定解碼信息，若正確則采用才解碼規(guī)則解碼以后信息，若錯誤則設(shè)定解碼規(guī)則c>a>d>b，將比值和a與c的均值、a與d的均值、b與d的均值比較來確定解碼信息，并以此解碼規(guī)則解碼以后信息。本發(fā)明提供的全雙工通信解碼方式，大大降低了計算復(fù)雜度，提高了能量利用率，同時又能提高發(fā)射信息的準確率。
【IPC分類】G06K17/00, H04L29/08
【公開號】CN105224967
【申請?zhí)枴緾N201510586813
【發(fā)明人】趙菊敏, 王麗科, 李燈熬
【申請人】太原理工大學
【公開日】2016年1月6日
【申請日】2015年9月15日