大规模无源标签的多址接入组网及原型平台构建

发布时间：2021-10-24 21:13

　　近年来,物联网已经成为一个热门话题。然而随着物联网应用的迅速发展,其节点的获能问题成为限制其发展的一个重要瓶颈。由此,无源传输网络因其超低能耗的优势而受到广泛关注。无源传输网络中的节点从环境中获取能量,而不依赖于外部设备来提供能量,这也是无源网络最大的优点。而无源网络的诞生成功解决了物联网遇到的节点能量获取问题。另一方面,物联网设备爆炸式地增长给其发展也带来了新的需求和挑战。现有的工作大部分都是关注单个节点的应用场景,多个甚至大量的节点依旧不能同时通信传输数据,这样将大大限制未来大规模部署物联网设备的可行性。针对这些问题,本文提出了一种可支持多个无源标签同时高效可靠传输数据的无源反向散射通信系统。此系统采用的是码分多址的接入方式,这种方式与采用频分多址接入方式相比,可以同时在通信和计算域中实现较低开销。每个标签节点可以按照分布式方式根据容错编码方案发送和接收数据包。除此之外,还可以容忍标签间数据的不完美同步。大量实验表明,此系统可以支持最多10个标签且总比特速率8Mbps,最远通信距离为10米。与单标签方案相比,即使在具有多径和其他信号干扰的具有挑战性的室内场景中,也可以将系统吞吐量提... 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．１?１９９０－２０２０年物联网设备数量增长趋势图??

电视信号传输是幅度变化的??信号，其变化很快。最后，电视信号传输会定期编码特殊的同步符号，接收端会??使用这些符号来计算多径信道特性。??＾ＲｅｃｔＨｉｅｄ??—ＩＩ??Ｗ????ｉ?［??—＾?ｗ?—?Ｉ?Ｖｄｄ?＝?１．８ｖ??０?ＰＯＲ?＝?１．６ｖ??＿ＩＩ??Ｍａ????｜?＿ＷａｋｅＵｐ?＝?１．９ｖ??＾￣ＩＩ￣￣Ｉ￣＾??Ｐｅｒｔ?１?丨?＿［?丄?丄?丄??阌２．２获能模块电路原理ｍ??系统Ａｍｂｉｅｎｔ?Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒ的设计结构如图２．１所示，它主要由发送模块、接??收模块和获能模块组成。这些模块都是利用同样的环境中的射频信号（电视塔信??号），因此均需要连接到同一个天线。发送模块和接收模块也利用环境中的射频??信号调制发送的数据来实现通信，而获能模块从这些相同的环境信号中提取能??量来给系统的设备供电。虽然这些模块分别是独立运行的，但是，当发送模块在??工作发送反向散射信号时，接收端和获能模块不能获取信号和能量。已经收集存??９??

?第２章基础知识与相关理论概述???〇匪信号??：?ＪＨ?Ｉ??ｗｍＫ?：、、、％■??发送端?■?＾?雛端??图２．４正交频分多址反甸散射通佶系统结构图??８０２．１?ｌａ／ｇ／ｎ／ａｃ的峰值数据速率比８０２．１?ｌｂ高的原因。ＯＦＤＭＡ是一种多址接入机??制，它可以将ＯＦＤＭ子载波分配给不同的设备同时发送数据［３６］。也就是说，基??于ＯＦＤＭＡ实现的系统允许许多设备同时发送，并且网络容量（最大总吞吐量）??高于基于单载波调制的系统。文章丨３５１中标签在正交子载波的频率处产生反向??散射信号，并在接收端将其合成一个ＯＦＤＭ信号，系统结构如图２．４所示。能够??在反向散射通信系统中实现频分多址，是因为发送的激励信号能够协调分配标??签上的频谱搬移，这个操作等效于将不同的子载波分配给不同的标签。也就是??说系统实现的方法是将其中的每个无源标签通过设置不同搬移频率的数值，来??实现让每个标签在不同的小频段发送自己的信息。但是由于频分多址的优缺点，??有两个非常显著的局限性。第一，由于无源标签本身体积小和能量受限，在上面??实现频分复用需要花费的价格就要比釆用时分复用的高很多，而造价也是无源??标签比较关注方面。第二，由于可以使用的带宽有限性，这也就导致能够支持的??标签个数有一个上限限制。不同的信道之间需要有很好的互不干扰性，那么就需??要釆用正交频分多路复用技术，这时子载波的个数也是限制最多可支持标签个??数的又一个因素。??２．３．３码分多址反向散射通信系统??码分多址技术是多种无线电通信技术中可以使用的信道访问方式的一种。它??是指多个发送端可以在单个通信信道上发送信息，这也就是允许多个


本文编号：3455991