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背向散射通信与主被动共生通信系统设计与实现

时间:2021年09月12日 来源:

    作为最具竞争力的低功耗物联网和共生通信解决方案之一,背向散射通信技术受到了广泛关注,并已在理论上取得了超前的成果。然而,受限于硬件与系统,距离其应用还有较大的差距。

华中科技大学在第六代移动通信(6G)研究中心立足于自主研制的背向散射通信核心模块,在远距离、高速率背向散射通信系统及共生无线通信研发上取得了以下突破性成果:

1. 研制了多代被动式通信终端核心模块,实现了基于LoRa信号的被动传输、基于STM32的能量收集、基于脉冲位置调制的LoRa信号传输和基于多阻抗匹配网络的高阶调制等功能。

   

图1  多代背向散射核心模块

2. 搭建了基于LoRa信号的远距离被动通信系统,设计免同步传输方案,实现了10毫瓦功耗下被动通信最远距离大于3千米

 

2  远距离通信实验设备与场景

3. 搭建了基于IEEE 802.11协议的高速率背向散射系统,对原协议帧结构进行了改进,实现了1.5米距离、10-3误码率条件下10Mbps的峰值速率。

          

3  高速率背向散射模块及检测结果

4. 搭建了基于主被动共生信号的安全传输验证系统,完成了假冒攻击和女巫攻击场景下的安全认证实验测试,基于共生信号的安全传输机制综合认知误识率低至8.4%

      

4 共生安全传输实验场景


5. 搭建了链路级共生通信演示平台,其中主动信号采用FBMC调制、被动信号采用ON/OFF移频调制,实现共生信号的准确检测和符号级的检测结果展示。

    

图5 链路级共生通信演示平台及演示界面

上述研究成果发表在了IEEE INFOCOM、IEEE TMC、IEEE TCOM等国际期刊会议上。