CN119364520B 一种基于逆散射的集成传感与反向散射通信方法和装置 （广东工业大学）

WO2024087608A1,2024.05.02一种基于逆散射的集成传感与反向散射通本发明公开了一种基于逆散射的集成传感定标签天线模式导频电压分量和杂波标签结构标签天线模式导频电压分量和杂波标签结构组合导频电压分量对应确定标签天线模式反射系二进制相移键控传输数据信号至接收天线并采模式反射系数和组合反射系数完成信号解调得2通过发射天线向标签发射导频信号后，调制所述标签处于开路状根据所述接收天线基于所述开路导频信号生成的开路导频接收电压和所述短路导频采用压缩感知算法分别基于所述标签天线模式导频电压分量和所述杂波标签结构组分别采用所述标签天线模式反射系数和所述杂波标签结构述数据信号的标签天线模式数据电压分量和杂波标签结构组合联合所述数据接收电压、所述杂波标签结构组合数据电压分述根据所述接收天线基于所述开路导频信号生成的开路导频接收电压和所述短路导频信采集所述接收天线基于所述开路导频信号生成的开路导频接收电压以及基于所述短将所述开路导频接收电压与所述短路导频接收电压的差值取半值对所述开路导频接收电压与所述短路导频接收电压进行均值运算，得到杂述采用压缩感知算法分别基于所述标签天线模式电压分量和所述杂波标签结构组合电压通过压缩感知算法基于所述杂波标签结构组合电压分量构建关于杂波标签结构组合采用两步迭代收缩阈值算法对所述第一欠定线性方程组进行优化求通过压缩感知算法基于所述标签天线模式电压分量构建关于标签天线模式反射系数采用两步迭代收缩阈值算法对所述第二欠定线性方程组进行优3采用所述数据接收电压与所述杂波标签结构组合数据电压分量进行将所述接收信号和所述标签天线模式数据电压分量输入预设的反向通信模型并通过;式中，y(k)为第k个比特映射符号的接收信号，vd为标签天线模式电压分量向量，;所述杂波标签结构组合数据电压分量的确定过程;n个发射天线，n,为第n,个接收天线，以,为标签天线模式趣域中每个空间像素的面积，为杂波标签结构组合电压分量，p8(r)为杂波标签结导频调制模块，用于通过发射天线向标签发射导频信号后，态以生成所述导频信号的开路导频信号和处于短路状态以生成所述导频信号的短路导频导频电压确定模块，用于根据所述接收天线基于所述开路导反射系数确定模块，用于采用压缩感知算法分别基于所信号传输采集模块，用于当所述发射天线激活所述标签时，通信号电压计算模块，用于分别采用所述标签天4信号解调模块，用于联合所述数据接收电压、所述杂波标签程序/指令被处理器执行时实现如权利要求1_6任一项所述的基于逆散射的集成传感与反被处理器执行时实现如权利要求1_6任一项所述的基于逆散射的集成传感与反向散射通信5方式受到广泛关注。随着集成传感和通信（IntegratedSensingandCommunication,签天线进行定位，但是容易存在因杂波散射体引起的多路径效应问题从而影响定位精度，[0007]根据所述接收天线基于所述开路导频信号生成的开路导频接收电压和所述短路[0008]采用压缩感知算法分别基于所述标签天线模式导频电压分量和所述杂波标签结定所述数据信号的标签天线模式数据电压分量和杂波标签结构6[0013]采集所述接收天线基于所述开路导频信号生成的开路导频接收电压以及基于所[0017]通过压缩感知算法基于所述杂波标签结构组合电压分量构建关于杂波标签结构[0019]通过压缩感知算法基于所述标签天线模式电压分量构建关于标签天线模式反射[0023]将所述接收信号和所述标签天线模式数据电压分量输入预设的反向通信模型并n,为第n,个接收天线，以,为标签天线模式电压分j的感兴趣域，为第n,个接收天线在单位激励的发射模式下工作时辐射的场，7为第n,个发射天线在位置r,处产生的入射场，为标签天线模式反射系数，为感兴趣域中每个空间像素的面积，为杂波标签结构组合电压分量，p8(r)为路状态以生成所述导频信号的开路导频信号和处于短路状态以生成所述导频信号的短路项所述的基于逆散射的集成传感与反向散射通计算机程序被执行时实现如上述任一项所述的基于逆散射的集成传感与反向散射通信方程序/指令被处理器执行时实现如上述任一项所述的基于逆散射的集成传感与反向散射通[0043]本发明的上述方案提供了一种基于逆散射的集成传感与反向散射通信方法，包感知算法分别基于标签天线模式导频电压分量和组合导频电压分量构建欠定线性方程组8[0045]图1为本发明实施例提供的一种基于逆散射的集成传感与反向散射通信方法的步[0047]图3为本发明实施例提供的三个标签和一个封闭杂波散射体的传感和识别结果示[0048]图4为本发明实施例提供的集成传感和反向散射通信系统在单个铜偶极子天线和[0049]图5为本发明实施例提供的集成传感和反向散射通信系统在蒙特卡洛模拟中不同[0050]图6为本发明实施例提供的一种基于逆散射的集成传感与反向散射通信装置的结9统配备有N,个发射天线（ReceiveArray）组成的发射天线阵列和N,个接收天线个发射天线发射时，可以从N,个接收天线处相应收集测量值，这允许总共进行N,N,测量；Ne1,2,…,N}；在本实施例中，DOI包含具有恒定反射系数的杂波散射体（Clutter[0058]假设DOI可以通过具有反射率值的点散射体的均匀网格来近似，我们可以将整个o(r)为位置处的杂波散射体和标签的反射系数；可以分解为：In为发射天线的入射场在标签天线处引起的具有共轭匹配的散射电流，为单位激o(r)分解为：[0077]因此，在本实施例中可使用杂波标签结构组合反射[0089]式中，vn,m,为第n,个接收天线处由第n,个发射天线产生的散射场产生的接收电[0099]步骤102、根据接收天线基于开路导频信号生成的开路导频接收电压和短路导频[0101]S11、采集接收天线短路导频信号r(l)p=-1生成的短路导频接收电压；向量，故可记为杂波标签结构组合电压分量向量和标签天线模式电压分量向量，其中。[0111]步骤103、采用压缩感知算法分别基于标签天线模式导频电压分量和杂波标签结[0113]S21、通过压缩感知算法基于杂波标签结构组合电压分量构建关于杂波标签结构[0116]"=Hpfs(24)可以拆分成不同的方向，即pf"-[pf"(r):pf"(r)]ec"，necw是按排列的测量矩阵，其中量表示第n,个发射天线在DOI内产生的入射vc,s中检索杂波标签结构组合反射系数pfs，直接的方法是找到逆测量矩阵H-，使得pfs=H"vs，然而，因为独立观测的数量通常小于未题可以表述为关于杂波散射体与标签结构模式组合在一起的杂波标签结构组合反射系数pcs代表杂波散射体和标签结构模式的反射系数，因此我们可以从恢复的pfs中感知杂[0121]S23、通过压缩感知算法基于标签天线模式电压分量构建关于标签天线模式反射[0126]为了进一步说明本实施例的步骤101_103在实际应用中的标签识别效果，以三个[0130]可以理解的是，逆散射技术通过反演实测散射数据来重的，现有技术中通过线性Born近似（BornApproximation,BA）、Rytov近似（Rytov[0132]需要说明的是，经过标签发送导频信号进行感知和识别后可以进行反向散射通信，当发射天线发射激活信号至标签时标签可以从中获取能量以激活其电路，激活信号可以理解为一个连续波载波信号，其主要目的是为无源标签提供能量并作为一个稳定的参考信号，以便标签可以对其进行调制，而标签根据需要传输的数据，通过二进制相移键控定数据信号的标签天线模式数据电压分量和杂波标签结构标签天线模式数据电压分量和杂波标签结构组合数[0138]S32、将接收信号和标签天线模式数据电压分量输入预设的反向通信模型并通过[0144]进一步地，使用最大比合并(maximumratiocombiningtechnique,MRC)算法，即最优线性组合器增强符号检测以进一步提高通信性能，解调j(t)有效地利用这种相位差进行数据通信；[0148]除此分析之外，我们还通过105次的蒙特卡洛模拟试验来评估所提出的反向散射通信的BER性能，利用MRC技术的反向散射通信的上行误码率BER性能与信噪比SNR的关系[0155]导频电压确定模块602，用于根据接收天线基于开路导频信号生成的开路导频接[0156]反射系数确定模块603，用于采用压缩感知算法分别基于标签天线模式导频电压[0158]信号电压计算模块605，用于分别采用标签天线模式反射系数和杂波标签结构组[0161]采集接收天线基于开路导频信号生成的开路导频接收电压以及基于短路导频信[0165]通过压缩感知算法基于杂波标签结构组合电压分量构建关于杂波标签结构组合[0167]通过压缩感知算法基于标签天线模式电压分量构建关于标签天线模式反射系数[0171]将接收信号和标签天线模式数据电压分量输入预设的反向通信模型并通过最大p(k)为第k个比特映射符号，n(k)为第k个比特映射符号的噪声。n,为第n,个接收天线，以,为标签天线模式电压分j的感兴趣域，为第n,个接收天线在单位激励的发射模式下工作时辐射的场，为第n,个发射天线在位置处产生的入射场，为标签天线模式反射系数，为感兴趣域中每个空间像素的面积，为杂波标签结构组合电压分量，p8(r)为计算机程序/指令被处理器执行时实现如上述任一实施例的基于逆散射的集成传感与反向[0182]本发明实施例还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，计算机程序/指令被处理器执行时实现如上述任