基于环境反向散射技术的信号检测与性能分析研究

发布时间：2017-10-29 23:32

  本文关键词：基于环境反向散射技术的信号检测与性能分析研究

  更多相关文章： 环境反向散射 射频识别 物联网 信号检测 误比特率 性能分析

【摘要】：随着互联网的普及和发展,网络已经渗透到日常生活中的点点滴滴。人们如今不再单纯地进行人与人之间的网络通信,而越来越迫切地需要与物体保持网络联系,这就是物联网(Internet Of Things, IOT)日益蓬勃发展的原因。作为物联网的核心技术,射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)技术依靠其便捷性与可靠性,在军事领域与商业领域迅速蔓延。射频识别利用射频信号在空间耦合,实现无接触信息传递。但随着人们对物联网迫切需求的不断升温,射频识别面临着通信距离短,路径损耗大以及射频能源浪费等诸多发展问题。而环境反向散射(Ambient Backscatter)技术在一定程度上解决了这些难题。该技术是射频识别发展所衍生出来的一项新技术,其新颖性与节能性使得它在研究领域引起广泛关注。环境反向散射技术利用周围环境中现有信号,包括电视信号和Wi-Fi信号等,实现射频供电设备的无线通信。该技术通过电子标签反射与不反射两种状态,来完成设备之间数据的传输。基于该技术的无线通信系统在能量采集、接入方式、信道估计、信号检测、信道编码、分集方式和资源分配等方面与现有的无线通信系统存在很大差异。这表明已有的经典的信道估计理论和信号检测理论不可直接应用于环境反向散射通信系统,即环境反向散射通信系统缺乏系统完善的信道估计和信号检测理论,检测误比特率(BER)等性能也有待理论分析和实践验证。信道估计和信号检测理论是环境反向散射通信系统物理层的两大关键技术,是环境反向散射通信系统核心问题之一。本文对环境反向散射无线通信系统进行信道估计,并研究一种信号检测方法。该检测方法是根据环境反向散射系统特别设计的,依据用户需求提供不同的优化结果,能实现误比特率的最优或者保证电子标签不同情况下的误比特率相等。本文从理论和仿真来对该检测方法进行提出和验证。本文根据现有环境反向散射技术搭建理论模型,模拟系统的通信过程,对通信过程中信号的概率分布进行分析,并提出两种检测门限值。最后,本文通过仿真对比,分析系统上行链路的性能,验证文章提出的理论及检测方法。
【关键词】：环境反向散射 射频识别 物联网 信号检测 误比特率 性能分析
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP391.44;TN929.5;TN911.23
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 引言11-15
• 1.1 课题研究背景和意义11
• 1.2 研究现状11-13
• 1.3 本文研究内容13-15
• 2 物联网与射频识别15-31
• 2.1 物联网概述15-19
• 2.1.1 物联网的概念15-16
• 2.1.2 物联网的历史与发展16
• 2.1.3 物联网的原理16-17
• 2.1.4 物联网的应用17
• 2.1.5 物联网的影响17-18
• 2.1.6 物联网存在的问题18-19
• 2.2 自动识别技术19-20
• 2.2.1 自动识别技术的概念19-20
• 2.2.2 自动识别技术的分类20
• 2.3 射频识别技术20-27
• 2.3.1 射频识别技术的产生与探索21
• 2.3.2 射频识别技术的实现与推广21-22
• 2.3.3 射频识别技术的普及与应用22-23
• 2.3.4 射频识别系统概述23-24
• 2.3.5 射频识别系统工作流程24-25
• 2.3.6 射频识别系统分类25-27
• 2.4 环境反向散射技术27-30
• 2.4.1 环境反向散射技术的提出和意义27
• 2.4.2 环境反向散射技术的特点27-28
• 2.4.3 环境反向散射无线通信系统的特点28-30
• 2.4.4 环境反向散射技术的应用前景30
• 2.5 小结30-31
• 3 环境反向散射系统模型研究31-44
• 3.1 系统模型31-33
• 3.2 系统原理33-34
• 3.3 信道感知34-38
• 3.3.1 无线信道及其分类35-37
• 3.3.2 环境反向散射系统信道感知37-38
• 3.4 信号检测38-43
• 3.4.1 信号检测理论38-39
• 3.4.2 检测问题分类39-40
• 3.4.3 NP准则40-41
• 3.4.4 环境反向散射系统信号处理41-43
• 3.5 小结43-44
• 4 性能分析与优化44-53
• 4.1 系统信号概率分布44-48
• 4.1.1 随机过程44-46
• 4.1.2 系统信号概率分布46-48
• 4.2 误比特率性能分析48
• 4.3 最优门限值48-50
• 4.4 等误比特率门限值50-51
• 4.5 高信噪比性能分析51-52
• 4.6 小结52-53
• 5 仿真结果53-64
• 5.1 最优门限值仿真53-56
• 5.2 等误比特率门限值仿真56-57
• 5.3 两种门限值对比57-59
• 5.4 综合仿真对比59-62
• 5.5 小结62-64
• 6 结论64-65
• 参考文献65-68
• 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果68-70
• 学位论文数据集70

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