【《关于环境反向散射通信系统研究的国内外文献综述》2300字】

第iv页共31页关于环境反向散射通信系统研究的国内外文献综述1.1无线功率传输技术无线功率传输理论由十九世纪中期的尼古拉.特斯拉提出的，随着科技的不断发展，WPT的传输媒介种类也更加多样。传输媒介的种类不同，功率传输的特点也各不相同，目前已被应用的传输方式有激光技术、微波技术、电场耦合和磁耦合谐振等等。从目前的研究来看，最有应用前景的传输方式是磁耦合谐振技术，该传输方式具有功率传输效率高，传输距离较远的优点，相比于微波技术与激光技术，磁耦合谐振[31]的功率传输通道搭建过程更加简便和迅速。同时，最为突出的是该技术具有较高的指向性，保证了在功率传输过程中不易受到干扰。因此，目前应用最广泛的环境反向散射通信场景就是基于磁耦合谐振原理实现标签功率的补充。磁耦合谐振是指用高频交流电源接入发射线圈之后，使得发射线圈的磁通量发生高频率变换，其周围的接收线圈受到磁通量变换的影响，产生相应等频率的交流电，从而实现功率的传输。其工作原理图如图1.2所示，当传感器标签内部接收线圈的各项谐振参数条件与发射线圈一致时，通过磁耦合谐振原理，接收线圈发生磁通量变化，发射线圈与接收线圈形成共振状态，此时接收线圈产生电流，并且通过驱动电路输送到传感器标签的电池中，传输过程中的功率传输效率与发射线圈和接收线圈的品质因数有关。图1.2磁耦合谐振原理示意图磁耦合谐振原理之所以能够适用于环境反向散射通信场景，其原因有以下几点：（1）具有较高的指向性：磁耦合谐振原理使得在一定范围内的多个传感器标签能够被同一个遍历策略数据传输，同时根据不同传感器标签的品质因数与线圈匝数，可以在遍历策略上设置具有不同谐振频率的发射线圈，实现在环境反向散射通信场景中遍历策略的一对多的数据传输方式，为研究基于范围数据传输的路径规划算法提供理论基础。（2）抗干扰能力强：磁耦合谐振的方式不会受到自然环境中的温度、湿度、光照和辐射等影响。同时，通过设置不同的谐振频率，遍历策略在为多个传感器标签进行数据传输的过程中，由于频率的不同，多个数据传输通道之间不会受到影响，并且不会干扰到传感器标签的数据转发与数据收集，磁耦合谐振方式下的功率传输具有较高的抗自我干扰能力与抗外界干扰能力。（3）数据传输效率高：经实验证明，磁耦合谐振的数据传输能力虽然也随遍历策略与待数据传输标签之间的距离增大而衰减，但其在近距离数据传输时数据传输效率最高可达到90%以上，并且传输过程可以无视普通的障碍物，具有较高的功率利用率。（4）数据传输链接便捷：微波，激光等传输方式，建立数据传输链接的条件比较苛刻，建立数据传输过程步骤比较复杂。而在磁耦合谐振的数据传输方式下，遍历策略只要靠近待数据传输标签就可以建立数据传输链接，这使得本文在研究环境反向散射通信场景数据传输策略的过程中可以忽略遍历策略与传感器标签建立数据传输链接的时间，更趋近于理想化。1.2环境反向散射通信系统如图1.3为整个环境反向通信系统的示意图。图1.3环境反向散射通信示意图在应用了无线功率传输技术的前提下，环境反向散射通信技术的研究在国内外得到推广。文献[1]详细的介绍了射频单元技术的起源以及工作原理、AmBC的技术优势，以及不同类型的AmBC系统模型。同时文献[2]还介绍了高斯混合模型、最大期望算法以及优化理论，为后文研究F-ABCN资源优化和并行传输检测算法做铺垫。本文拟定研究了基于OFDM信号的F-ABCN系统资源优化问题。文献[2]通过联合优化标签的功率反射系数、反射时间分配系数以及全双工接入点（Full-duplexAccessPoint，FAP）的子载波功率分配系数，使所有标签中的最小吞吐量最大化。对于F-ABCN中只存在单标签的特殊情况，本文得到了优化问题的闭式解。对于存在多个标签的情况，文献[3]提出了一种迭代算法求解优化问题，并分析了该算法的收敛性。此外，还研究了多个标签的吞吐量区域问题。最后，通过仿真结果验证了本文所提出的资源优化算法的优越性。文献[4]提出了一种在F-ABCN下多标签并行传输的检测算法。使用最大期望算法为接收信号的星座点进行聚类，并在获取簇与标签数据的映射关系后，对各个标签的信息进行解码。此外，文献[5]还对单天线接收机和多天线接收机的检测性能做了分析。最后，文献[6]通过仿真验证了所提的并行传输检测算法的优势。参考文献[1]郑鑫,李素月,王安红,李美玲,SamiMuhaidat,宁爱平.协作多输入多输出环境反向散射通信系统遍历速率分析[J/OL].计算机应用:1-8[2021-05-20]./kcms/detail/51.1307.TP.20210511.1416.006.html.[2]陈珍珍,冀保峰,李玉琦,韩影,李春国,文红.基于功率收集的环境反向散射通信联合优化算法设计[J].计算机应用与软件,2021,38(04):117-123.[3]郝万明,谢金坤,孙钢灿,朱政宇,周一青.基于无线供能反向散射通信系统安全性的稳健机会约束优化算法设计[J].通信学报,2021,42(03):100-110.[4]沈洲,王衍文,赵培焱.基于环境反向散射的自动开盖垃圾箱设计[J].科学技术创新,2021(07):158-159.[5]LiuQiang,SunSonglin,YuanXueguang,ZhangYang’an.Ambientbackscattercommunication-basedsmart5GIoTnetwork[J].EURASIPJournalonWirelessCommunicationsandNetworking,2021,2021(1).[6]SunMengwei,DingYuan,GoussetisGeorge.Wireless‐poweredCR‐IoTwithambientbackscattering:anewtransmissionmode[J].IETCommunications,2021,14(22).[7]成刚.基于Wi-Fi信号的环境反向散射技术分析[J].电子技术应用,2020,46(12):43-47+52.[8]窦中兆,赵文晶,刘杨,王公仆,冯穗力.高速铁路场景下环境反向散射辅助的无线传输方案[J].电讯技术,2020,60(11):1303-1310.[9].SensorResearch;Researchers'WorkfromUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaFocusesonSensorResearch(AmbientBackscatterCommunicationWithFrequencyDiverseArrayforEnhancedChannelCapacityandDetectionPerformance)[J].JournalofTechnology,2020.[10]谢丽宇.无源射频识别传感技术(PassiveRFID)简介[J].结构工程师,2020,36(05):234.[11]窦中兆,赵文晶,刘杨,王公仆,冯穗力.高速铁路场景下环境散射辅助的无线传输方案与链路预算[J/OL].电讯技术:1-11[2021-05-20]./kcms/detail/51.1267.TN.20201017.1329.002.html.[12]XuBaoyi,XiangZheng,RenPeng,GuoXiaomeng.Full‐duplexambientbackscatterwithphysicallayernetworkcoding[J].IETCommunications,2020,14(16).[13]郭颖,王公仆,李宗辉,何睿斯,钟章队.基于无源反向散射技术的智能标签：应用与挑战[J].物联网学报,2020,4(03):20-29.[14].Networks-WirelessCommunications;RecentFindingsfromNankaiUniversityProvidesNewInsightsintoWirelessCommunications(ACross-layerAnalysisforFull-duplexAmbientBackscatterCommunicationSystem)[J].ComputersNetworks&Communications,2020.[15]RonghuaLUO,ChenLIU.TimeAllocationinAmbientBackscatterAssistedRF-PoweredCognitiveRadioNetworkwithFriendlyJammingagainstEavesdropping:RegularSection[J].IEICETransactionsonCommunications,2020,E103.B(9).[16]叶迎晖,施丽琴,卢光跃.反向散射辅助的无线供能通信网络中用户能效公平性研究[J].通信学报,2020,41(07):84-94.[17]付桂合.多波束海底反向散射测量中环境影响的精确改正[D].山东科技大学,2020.[18].Technology;StudiesintheAreaofTechnologyReportedfromNationalUniversityofDefenseTechnology(AmbientBackscatterCommunicationsOverNomaDownlinkChannels)[J].JournalofTe