一种解决标签全双工通信的方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及标签信息解码协议，具体为一种解决标签全双工通信的方法。
【背景技术】
[0002] 人们一直致力于实现物与物的广泛互联，通过完全智慧的响应行为，实现人和物 的深度融合，但由于物联网节点的能源问题，并未出现爆发式的大规模物联网应用。当物 体的基数大时，使用现有的3G/Wi-Fi/Zi浊ee等无线通信模块，使能耗问题不容忽视，且基 于电池的工作方式又导致了节点非常有限的工作寿命，对电源的管理与维护带来的开销让 人难W接受。许多生态环境监控系统、地质灾害预警系统等都面临一个共同的问题，那就是 难W维持长时间的运行，直接导致了运类解决思路的可扩展性和实用性的大幅下降。
[0003] 因此就需要无自带电池的节点构成的网络，即无源感知网络。无源设备利用反向 散射通信技术，获取环境中射频信号的能量，来进行自身的感知与通信。最近，研究人员已 经表明使用反向散射技术，可实现低功耗设备之间的直接通信。两个设备可W单独操作的 收获的能量，创建一个可W彼此沟通的网络无源网络，使得物联网的设想成为可能。
[0004] 但是现有的无源感知网络中节点都是单工通信，节点之间的通信的准确率低，节 点吞吐量小，使得无源感知网络能耗高。
【发明内容】
[0005] 本发明为了解决无源感知网络中的节点采用单工通信而使得网络能耗高的问题， 提供了一种解决标签全双工通信的方法，可W实现标签之间的互相通信，并且可W同时进 行信息的接收和反馈，实现全双工通信。
[0006] 本发明是采用如下的技术方案实现的：一种解决标签全双工通信的方法，包括W 下步骤：
[0007] 搭建双天线标签，接收标签和发送标签上都安装有两根天线；
[0008] 发送标签先传送一段前导码给接收标签，W确定解码方式；
[0009] 接收标签每接收到前导码中一比特字符时，接收标签上的两个天线接收到两 路不同的信号，该两路信号的幅值分别为|yi(t)| = |hrfS(t)+hbBs(t)|和|y2(t)| = |h'dS(t)+h'bBs(t)|，式中B表示发送标签传输的字符是'r或'0'，hrf、h'd表示TV 塔对接收标签两根接收天线的信道参数，hb、h'b表示发送标签对接收标签两根接收天线 的信道参数，h'b同时也可表示反馈信道参数；
[0010] 接收标签然后将前导码每个字符所对应的两路信号的幅值相比，得到一串比值 lyi的II化的|S 怯1说1_h巧^ W11] 然后计算当B= 0时，比值一a，在此情况下受到反馈信道的干扰时， y2(t)I中的B被误认为1，贝ij比值
在此情况下受到反馈信道的干扰时，|y2(t)I中的B被误认为0,则比值
[0012] 假定c〉d〉a〉b，接收标签将a与d的均值作为标签内比较器的阔值，接收标签将得 到的比值分别与该阔值比较，若比值大于阔值，则比值表示为C或d，可正确解码为"1"，若 比值小于阔值，则比值表示为a或b，可正确解码为"0";
[0013] 解码完成后，接收标签将解码信息反馈给发送标签，进行校正，若正确，则接收标 签继续接收信息，并W运种方法解码接下来的信息，若在传输过程中出现错误，发送标签及 时收到反馈，重新发送解码错误的信息；
[0014] 再假定c〉a〉d〉b，接收标签将a与C的均值作为标签内比较器的第一阔值，a与d的 均值作为第二阔值，b与d的均值作为第=阔值，若比值大于第一阔值，则比值表示为C，可 正确解码为"1"，若是比值小于第一阔值，大于第二阔值，则比值代表a,可正确解码为"0"， 若比值小于第二阔值，大于第S阔值，则比值代表d，可正确解码为"1"，若比值小于第S阔 值，则比值代表b，可正确解码为"0";
[0015] 解码完成后，接收标签将解码信息反馈给发送标签，进行校正，并W运种方法解码 接下来的信息。
[0016] 本发明提供的全双工标签解码方法有如下优点：
[0017]1)、无源标签是从环境中获取能量，能量有限，因此就需要标签有效地进行感知和 通信；本发明的全双工通信解码方式，当发送标签发射信息时，接收标签会立即产生反馈信 息给发射标签，如果接收到的信息是错误的，立即反馈回去，运时发射标签就会重新发射错 误的信息，避免了所有信息发射完之后，又需要重新发送，提高了能量利用率，同时又能提 高发射信息的准确率；
[0018] 2)由于环境的多变性，信道的参数会发生变化，运使接收到的信号也会发生改变， 若使用传统的解码方法，估测信道参数，会使计算量增大，并且解码的信息准确率低，本发 明只需要计算接收到的两路信号的比值，大大降低了计算复杂度，减少了功耗，提高了准确 率。
【附图说明】
[0019] 图1为本发明的流程图。
[0020] 图2为接收电路的电路结构图。
[0021] 图3为发送电路的电路结构图。
【具体实施方式】
[0022] 一种解决标签全双工通信的方法，包括W下步骤：
[0023] 搭建双天线标签，接收标签和发送标签上都安装有两根天线；
[0024] 发送标签先传送一段前导码给接收标签，W确定解码方式；
[00巧]接收标签每接收到前导码中一比特字符时，接收标签上的两个天线接收到两 路不同的信号，该两路信号的幅值分别为|yi(t)| = |hrfS(t)+hbBs(t)|和|y2(t)| = |h'dS(t)+h'bBs(t)|，式中B表示发送标签传输的字符是'r或'0'，hrf、h'rf表示TV 塔对接收标签两根接收天线的信道参数，hb、h'b表示发送标签对接收标签两根接收天线 的信道参数，h'b同时也可表示反馈信道参数；
[00%] 接收标签然后将前导码每个字符所对应的两路信号的幅值相比，得到一串比值 lyi阳Ilyz阳I;
[0027] 然后计算当B= 0时，比值
在此情况下受到反馈信道的干扰时， y2(t)I中的B被误认为1，贝1J比值
在此情况下受到反馈信道的干扰时，|y2(t)|中的B被误认为0,则比值
阳02引假定c〉d〉a〉b，接收标签将a与d的均值作为标签内比较器的阔值，接收标签将得 到的比值分别与该阔值比较，若比值大于阔值，则比值表示为C或d，可正确解码为"1"，若 比值小于阔值，则比值表示为a或b，可正确解码为"0";
[0029] 解码完成后，接收标签将解码信息反馈给发送标签，进行校正，若正确，则接收标 签继续接收信息，并W运种方法解码接下来的信息，若在传输过程中出现错误，发送标签及 时收到反馈，重新发送解码错误的信息；
[0030] 再假定c〉a〉d〉b，接收标签将a与C的均值作为标签内比较器的第一阔值，a与d的 均值作为第二阔值，b与d的均值作为第=阔值，若比值大于第一阔值，则比值表示为C，可 正确解码为"1"，若是比值小于第一阔值，大于第二阔值，则比值代表a,可正确解码为"0"， 若比值小于第二阔值，大于第S阔值，则比值代表d，可正确解码为"1"，若比值小于第S阔 值，则比值代表b，可正确解码为"0";
[0031] 解码完成后，接收标签将解码信息反馈给发送标签，进行校正，并W运种方法解码 接下来的信息。
[0032] 标签内主要包括MSP430主控模块、接收电路、发射电路和能量获取电路；接收电 路主要包括包络检波电路、模拟除法电路、阔值比较电路，包络检波电路用于去除要传输的 射频信息的载波频率和提取所需信息，阔值比较电路用于计算从包络检测器输出信息的幅 度，并着眼于振幅随时间是如何变化的，并消除残余干扰，阔值比较电路需要=个比较器， 将输出的信息幅值与计算得到的=个阔值进行比较；发射电路包括天线、负载调制器、用于 天线频率调谐的电容器阵列、一个半波整流器、一个电压监视器和一个传感器，当电容器阵 列将天线频率调谐到接近目标频率时，VDD迅速增大，此时，传感器开始执行数据计算和调 审IJ，当足够的能量被获取时，传感器就可W开始发送检测到的信息，天线的反射系数随代码 值的变化改变，当编码是'1'，周围的无线电波会通过天线被反射，与此相反，在编码时是 0,没有变化。
【主权项】
1. 一种解决标签全双工通信的方法，其特征在于包括以下步骤： 搭建双天线标签，接收标签和发送标签上都安装有两根天线； 发送标签先传送一段前导码给接收标签，以确定解码方式；接收标签每接收到前导码中一比特字符时，接收标签上的两个天线接收到两路 不同的信号，该两路信号的幅值分别为k(t)| = |hrfs(t)+hbBs(t)|和|y2(t)| = 『1^(〇+11'山8(〇|，式中8表示发送标签传输的字符是'1'或'0'，1^、11 /1^表示17 塔对接收标签两根接收天线的信道参数，hb、h' b表示发送标签对接收标签两根接收天线 的信道参数，h'b同时也可表示反馈信道参数； 接收标签然后将前导码每个字符所对应的两路信号的幅值相比， 然后计算当B=O时，，在此情况下受到反馈信道的干扰时，Iy2(t) 中的B被误认为1，当B= 1时，在此情 况下受到反馈信道的干扰时，Iy2(t)I中的B被误认为0，假定c>d>a>b，接收标签将a与d的均值作为标签内比较器的阈值，接收标签将得到的 比值分别与该阈值比较，若比值大于阈值，则比值表示为c或d，可正确解码为" 1"，若比值 小于阈值，则比值表示为a或b，可正确解码为"0" ； 解码完成后，接收标签将解码信息反馈给发送标签，进行校正，若正确，则接收标签继 续接收信息，并以这种方法解码接下来的信息，若在传输过程中出现错误，发送标签及时收 到反馈，重新发送解码错误的信息； 再假定c>a>d>b，接收标签将a与c的均值作为标签内比较器的第一阈值，a与d的均 值作为第二阈值，b与d的均值作为第三阈值，若比值大于第一阈值，则比值表示为c，可正 确解码为"1"，若是比值小于第一阈值，大于第二阈值，则比值代表a，可正确解码为"0"， 若比值小于第二阈值，大于第三阈值，则比值代表d，可正确解码为" 1"，若比值小于第三阈 值，则比值代表b，可正确解码为"0" ； 解码完成后，接收标签将解码信息反馈给发送标签，进行校正，并以这种方法解码接下 来的信息。
【专利摘要】本发明涉及标签信息解码协议，具体为一种解决标签全双工通信的方法。一种解决标签全双工通信的方法，包括以下步骤：搭建双天线标签，发送标签发送前导码以确定解码方式，接收标签接收到前导码后通过运算得到一串比值，接收标签通过除法运算得到a、b、c、d四个字，接收标签再设定解码规则c>d>a>b，将比值和a与d的均值比较来确定解码信息，若正确则采用才解码规则解码以后信息，若错误则设定解码规则c>a>d>b，将比值和a与c的均值、a与d的均值、b与d的均值比较来确定解码信息，并以此解码规则解码以后信息。本发明提供的全双工通信解码方式，大大降低了计算复杂度，提高了能量利用率，同时又能提高发射信息的准确率。
【IPC分类】G06K17/00, H04L29/08
【公开号】CN105224967
【申请号】CN201510586813
【发明人】赵菊敏, 王丽科, 李灯熬
【申请人】太原理工大学
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年9月15日