Many a little Makes a Mickle: Probing Backscattering Energy Recycling for Backscatter Communications
本文研究多反向散射设备全双工通信中的反向散射能量回收，通过联合时间调度、波束成形和反射系数调整，利用Dinkelbach方法和交替迭代算法最大化系统总能量效率，仿真验证其优于基准算法。
2022-09-09 cs.IT eess.SP math.IT
Transmit Power Optimization for Integrated Sensing and Backscatter Communication
本文提出集成感知与反向散射通信（ISABC）系统，通过联合优化波束成形和标签反射系数，在最小化基站功率的同时显著提升通信与感知速率总和增益。
2024-04-29 cs.IT eess.SP math.IT
Reconfigurable Intelligent Surface -Assisted Ambient Backscatter Communications -- Experimental Assessment
第六代（6 G）移动网络可以包括新的无源技术，例如环境反向散射通信或使用可重构智能表面，以避免波的发射和相应的能量消耗。一方面，可重构智能表面通过在无线电传播信道中添加电子控制的反射路径来提高网络性能。另一方面，在环境后向散射系统中，称为标签的设备通过后向散射环境源（诸如电视塔）的波而朝向读取器通信。然而，标签的后向散射信号很弱，并且受到来自环境源的直接信号的强烈干扰。本文提出了一种新的可重构智能表面辅助环境后向散射系统。由于来自预定义码本的被动反射光束，所提出的表面允许控制来自确切源位置的入射波朝向标签和读取器位置的反射（在其位置处产生热点）。也可以将公共相移应用于光束。由于这些功能，我们实验证明，环境后向散射通信的性能可以显着提高。
2021-04-07 cs.IT eess.SP math.IT
Performance Trade-off of Integrated Sensing and Communications for Multi-User Backscatter Systems
本文研究多用户反向散射系统中通感一体化的定位与通信性能折中，通过结合分数规划与Schur补技术将非凸CRB最小化问题转化为凸问题，揭示了两者间的性能折中关系。
2024-06-03 cs.IT eess.SP math.IT
Load Modulation for Backscatter Communication: Channel Capacity and Near-Capacity Schemes
本文研究反向散射通信中通过无源负载调制实现的信息速率，揭示信道容量等价于峰值功率受限正交高斯信道，并提出实际近容量方案，为系统设计提供理论指导。
2023-09-06 cs.IT eess.SP math.IT
Channel Estimation for Ambient Backscatter Communication Systems with Massive-Antenna Reader
环境后向散射技术作为一种新兴的绿色通信技术，引起了学术界和工业界的极大兴趣。环境后向散射通信（AmBC）系统的一个公开问题是用于双天线读取器的信道估计。本文研究了在阅读器端采用均匀线阵（Uniform Linear Array，简称EGA）的AmBC系统中的信道估计问题。我们首先设计了一个两步的方法来联合估计信道增益和波达方向（DOA），然后通过角度旋转来细化估计。此外，Cramer-Rao下界（CRLB）推导出的信道增益和DoA估计的模。仿真结果验证了分析的正确性，并表明了该方法的有效性。
2019-06-30 cs.IT eess.SP math.IT
Ergodic Rate Analysis of Cooperative Ambient Backscatter Communication
环境后向散射通信在未来无线网络的发展中显示出巨大的潜力。它使反向散射发射器（BTx）能够通过在环境射频（RF）载波上进行调制来将信息直接发送到相邻的接收器。在本文中，我们考虑了一个合作的环境后向散射通信系统，其中多天线合作接收机分别解码来自RF源和BTx的信号。两个环节的遍历率的上界。功率缩放定律相应地表征为主要蜂窝传输和合作反向散射。定量分析了附加后向散射链路的影响。仿真结果验证了推导的结果。
2019-08-15 cs.IT math.IT
Joint Communication and Motion Energy Minimization in UGV Backscatter Communication
虽然反向散射通信是降低物联网设备功耗的一种有前途的解决方案，但反向散射通信的传输范围很短。为此，这项工作将无人驾驶地面车辆（UGV）的后向散射系统。通过这种方案，UGV可以通过接近各种物联网设备来促进通信。然而，移动也会消耗能量，一个基本的问题是：在移动和通信上花费能量之间的正确平衡是什么？为了回答这个问题，本文提出了一个联合图移动和反向散射通信模型。该模型将UGV的总能量最小化问题转化为一个混合整数非线性规划问题。此外，一个有效的算法，实现了局部最优解的推导，它会导致自动权衡之间的能源消耗移动与通信。数值结果验证了该算法的性能。
2019-02-26 cs.IT math.IT
Backscatter Communications for Wireless Powered Sensor Networks with Collision Resolution
无线供电反向散射通信是下一代低功耗传感器网络（如物联网）的一项有吸引力的技术。然而，由于多个同时传输和二元反向散射信道，反向散射遭受冲突，这极大地衰减了读取器处的接收信号。这封信涉及从大规模的角度来看，传感器网络中的后向散射通信，并考虑各种冲突解决技术：定向天线，超窄带传输和连续干扰消除。我们推导出解码概率的解析表达式，我们的结果显示了显着的收益，这可以实现从上述技术。
2017-07-10 cs.IT math.IT
Performance Analysis of Multiple-Antenna Ambient Backscatter Systems at Finite Blocklengths
本文分析了在接收端具有理想信道状态信息的多天线环境后向散射信道中，给定块长和错误概率时的最大可达速率。该结果由有限块长信道编码可扩展性界、基于Neyman-Pearson检验的逆界和基于Berry-Esseen定理的正态近似组成。这些界限的数值计算表明，快速收敛的信道容量的块长度的增加，也证明了信道色散是一个准确的措施，从容量回退，由于有限的块长度。
2022-03-20 cs.IT eess.SP math.IT
The Channel Capacity of General Complex-Valued Load Modulation for Backscatter Communication
本文研究了后向散射通信系统的可实现的信息速率，其中标签进行负载调制与自由适应的被动终端。我们发现，复杂的相量的标签电流被约束到一个磁盘，因此，容量问题可以用现有的结果描述峰值功率有限的正交通道。这允许我们陈述信道容量和负载阻抗的实现容量的分布，其由右半平面中的非同心圆描述。对于低信噪比的情况下（SNR < 4.8 dB），我们发现，信道容量是由一个纯粹的电抗性负载与柯西分布电抗。该博览会是基于一个系统模型，抽象的所有相关类的后向散射通信系统，包括RFID。为了解决实用性，我们构建了一个符号字母表，允许在合理的高信噪比的近容量信息速率超过6位每负载切换周期。我们还发现，率几乎没有降低时，典型的值范围的限制施加在负载阻抗。
2022-01-14 cs.IT math.IT
Design of a New CIM-DCSK-Based Ambient Backscatter Communication System
提出CIM-DCSK-AmBC系统，利用码索引调制提高数据速率并消除直传干扰，理论推导BER，仿真表明优于SR-DCSK-AmBC基准。
2023-09-05 cs.IT eess.SP math.IT
Wirelessly Powered Backscatter Communication Networks: Modeling, Coverage and Capacity
未来的物联网（IoT）将连接数十亿嵌入环境中的小型计算设备，并支持它们的设备到设备（D2 D）通信。为如此大量的嵌入式设备供电是设计物联网的一个关键挑战，因为电池增加了设备的形状因子，并且电池充电/更换很困难。为了应对这一挑战，我们提出了一种新的网络架构，通过集成无线功率传输和反向散射通信，这被称为无线供电反向散射通信（WP-BackCom）网络，使被动节点之间的D2 D通信。在网络中，部署独立功率信标（PB），用于通过向目标节点发送未调制的载波信号来无线地为节点供电。配备有反向散射天线的节点通过调制和反射载波信号的一部分来将数据传输到预期接收器。这种通过反向散射的传输消耗的功率比传统无线电少几个数量级。因此，具有高传输功率的低复杂度PB的密集部署可以为大规模物联网提供动力。本文将WP-BackCom网络建模为水平面上的随机泊松聚类过程，其中PB是泊松分布的，具有固定间隔距离的反向散射通信节点的主动ad-hoc对形成以PB为中心的随机聚类。反向散射节点可以从PB发送的反向散射载波信号中收集能量。此外，每个节点的传输功率取决于与相关联的PB的距离。应用随机几何，网络的覆盖概率和传输容量推导和优化后向散射参数的函数，包括后向散射占空比和反射系数，以及PB密度。的参数对网络性能的影响的特点。
2016-09-18 cs.IT math.IT
Wirelessly Powered Backscatter Communication Networks: Modeling, Coverage and Capacity
未来的物联网（IoT）将连接数十亿嵌入环境中的小型计算设备，并支持它们的设备到设备（D2D）通信。为如此大量的嵌入式设备供电是设计物联网的一个关键挑战，因为电池增加了设备的形状因子，并且它们的充电/更换很困难。为了应对这一挑战，我们提出了一种新的网络架构，集成了无线功率传输和反向散射通信，称为无线供电反向散射通信（WP-BC）网络。在这种架构中，功率信标（PB）被部署用于无线供电设备;它们的ad-hoc通信依赖于来自PB的反向散射和调制入射连续波，这比传统无线电消耗的功率少几个数量级。因此，具有高传输功率的低复杂度PB的密集部署可以为大规模物联网提供动力。本文将WP-BC网络建模为水平面上的随机泊松聚类过程，其中PB是泊松分布的，具有固定间隔距离的主动ad-hoc反向散射通信节点对形成以PB为中心的随机聚类。此外，通过从PB发射的射频（RF）波收集能量和反向散射RF波，每个节点的发射功率取决于与相关联的PB的距离。应用随机几何，网络覆盖概率和传输容量推导和优化的反向散射占空比和反射系数以及PB密度的函数。的参数对网络性能的影响的特点。
2016-04-09 cs.IT math.IT
On the Performance of Spectrum Sharing Backscatter Communication Systems
频谱共享反向散射通信系统是用于超低功率和频谱高效通信的最突出的技术之一。本文提出了一种基于频谱共享的后向散射通信系统，其次级网络是一个后向散射通信系统。我们分析了次级网络在次级发射机处的发射功率自适应策略下的性能，该策略保证次级网络对初级接收机造成的干扰低于预定阈值。我们首先推导出一个新的二次网络的瞬时信噪比的累积分布函数（CDF）的解析表达式。利用所得到的CDF，我们得到新的精确的近似表达式的遍历容量，有效容量，和平均比特出错率。我们进一步验证我们的理论分析，使用广泛的Monte Carlo模拟。
2021-01-26 cs.IT math.IT
Theoretical Limits of Backscatter Communications
本文基于经典信息论推导了反向散射通信在单站与双站配置下的理论界限，并系统分析了距离、频率和发射功率等参数对可达数据速率和传输范围的影响，为3GPP和IEEE 802.相关用例提供可行性分析。
2023-06-28 cs.IT eess.SP math.IT
Intelligent Reflecting Surface-Aided Backscatter Communications
我们介绍了一种新的系统设置，其中反向散射设备在智能反射表面（IRS）的存在下工作。特别是，我们研究了由IRS辅助的双基地反向散射通信（BackCom）系统。IRS处的相移与载波发射器的发射波束成形向量联合优化，以最小化载波发射器处的发射功率消耗，同时保证所需的BackCom性能。在IRS处由多次反射引起的独特信道特性使得优化问题高度非凸。因此，我们联合利用最小化最大化算法和半定松弛技术，提出了一个近似的解决方案的最佳IRS相移设计。我们还扩展我们的分析结果的单站BackCom系统。数值结果表明，IRS的引入带来了相当大的降低发射功率，即使与温和的IRS的大小，这可以被翻译为范围增加了非IRS辅助BackCom系统。
2020-09-15 cs.IT eess.SP math.IT
Deep Residual Learning-Assisted Channel Estimation in Ambient Backscatter Communications
信道估计是实现高效环境后向散射通信系统的一个具有挑战性的问题。在这封信中，AmBC中的信道估计被建模为去噪问题，并且开发了基于卷积神经网络的深度残差学习去噪器（CRLD），以直接从接收到的噪声导频信号中恢复信道系数。为了同时利用导频信号的空间和时间特征，专门设计了一种新的三维（3D）去噪块，以促进CRLD中的去噪。此外，我们提供了理论分析，以表征所提出的CRLD的属性。仿真结果表明，该方法的性能接近最佳的最小均方误差（MMSE）估计器的性能与完美的统计信道相关矩阵。
2020-09-16 cs.IT eess.SP math.IT
Matched-Filter based Backscatter Communication for IoT Devices over Ambient OFDM Carrier
在本文中，我们研究了连接到物联网（IoT）网络的功率受限设备的反向散射通信（BC），其中在接收器处执行联合估计和检测，以检测来自具有环境正交频分复用（OFDM）载波的反向散射设备（BD）的信号。在传统的载波编码中，为了避免载波估计的困难，通常在接收端考虑能量检测器，代价是性能较差。为了提高性能，在本文中，我们考虑了一种新的方法，允许在接收端通过联合估计和检测的载波估计。特别地，在所提出的方法中，在BD处的匹配滤波（用于发射机滤波器）被采用以施加允许经由联合估计和检测的高效且可靠的载波估计的特定属性。通过性能分析和仿真结果，我们表明，匹配滤波在BD在所提出的方法可以提高性能。
2019-08-19 cs.IT eess.SP math.IT
Achievable information rates of ambient backscatter communications
环境后向散射是一种有趣的无线通信模式，它允许小型设备仅使用它们从空气中的射频（RF）信号中获取的功率进行计算和通信。环境后向散射设备反射传统通信系统（如数字电视广播、蜂窝或Wi-Fi系统）发出的现有RF信号，否则这些信号将被视为有害的干扰源。本文讨论了宽带衰落环境中环境后向散射系统的极限性能，通过考虑不同数量的网络状态信息的接收机。在介绍了相关通信链路的详细信号模型后，我们研究了物理参数对传统和后向散射系统容量的影响。我们发现，在合理的操作条件下，采用多载波调制的传统系统可以把从后向散射过程中产生的RF干扰变成一种形式的多径分集，可以适当地利用，以显着提高其性能。此外，我们表明，即使在采用简单的单载波调制技术时，反向散射系统也可以在相对短的距离上实现显著的数据率，特别是当反向散射信号的预期接收者与传统发射机位于同一地点时，即，他们在同一台机器上。
2016-05-16 cs.IT math.IT
Ambient Backscatter Communication Assisted by Fluid Reconfigurable Intelligent Surfaces
本文研究流体可重构智能表面（FRIS）辅助的环境反向散射通信（AmBC），构建对应系统模型，将FRIS单元位置优化建模为非凸问题，采用粒子群优化求解，仿真表明其吞吐量显著优于传统RIS辅助的AmBC系统。
2025-09-29 cs.IT eess.SP math.IT
Throughput Maximization for Wireless Communication systems with Backscatter- and Cache-assisted UAV Technology
无人机（UAV）由于其灵活性、机动性和敏捷性，在无线通信系统中得到了广泛的应用。然而，有限的机载电池极大地阻碍了无人机从需要高功耗的有源RF通信的通信任务延长服务时间。幸运的是，高速缓存和反向散射通信（BackCom）是节能通信系统的吸引人的技术。这促使我们调查的无线通信网络与后向散射和缓存辅助无人机技术。我们假设一个无人机与高速缓存存储器部署为飞行的反向散射设备（BD），术语的无人机使能BD（UB），中继源的信号到目的地。此外，无人机可以从源的RF信号中收集能量，然后将其用于向目的地反向散射信息。在这种情况下，我们的目标是最大限度地提高总吞吐量，通过联合优化的动态时间分裂（ESTA）比，后向散射系数，和UB的轨迹与缓存能力在UB对应的线性能量收集（LEH）和非线性能量收集（NLEH）模型。这些公式是麻烦的直接解决，因为它们是混合整数非凸问题。为了找到解决方案，我们将原始问题分解为三个子问题，而我们首先针对给定的后向散射系数和UB的轨迹优化后向散射系数，然后针对给定的后向散射系数和UB的轨迹优化后向散射系数，最后针对给定的后向散射系数和后向散射系数优化UB的轨迹。最后，密集的数值结果表明，我们提出的计划相比，基准计划实现显着的吞吐量增益。
2020-11-17 cs.IT math.IT
Multi-Antenna Broadband Backscatter Communications
针对反向散射通信传输可靠性低的问题，提出配备多天线的双站宽带反向散射通信系统，采用循环延迟分集与低复杂度接收机设计，可提升阵列增益与分集阶数，降低中断概率和误码率。
2024-08-16 cs.IT eess.SP math.IT
Optimal Time Scheduling Scheme for Wireless Powered Ambient Backscatter Communication in IoT Network
在本文中，我们研究的最佳方案来管理不同的模块，包括频谱感测，射频（RF）能量收集（RFH）和环境反向散射通信（ABCom）的时间调度，通过最大化物联网（IoT）中的数据传输速率。我们首先考虑使用频谱感测与能量检测技术来检测高功率环境RF信号，然后使用它们执行RFH和ABCom。具体地，为了提高频谱感测效率，压缩感测被用于检测宽带RF信号。我们提出了一个优化时间调度参数和功率分配比的联合优化问题，其中功率分配比是由于REH和ABCom同时工作而产生的。此外，提出了一种通过分析反向散射通信中断概率来确定反向散射通信频谱感知阈值的方法。数值结果表明，在更大的传输速率下，可以获得最优的频谱感知方案。实验结果表明，基于压缩感知的方法更有效，且随着网络运行时间的增加，其优势更加明显。此外，最佳的调度参数和功率分配比。仿真结果表明，通过分析后向散射通信中断概率，得到了后向散射通信频谱感知的门限。
2018-10-13 cs.IT math.IT
Performance Analysis of Fluid Antenna-aided Backscatter Communications Systems
本文研究流体天线辅助反向散射通信系统的性能，推导等效信道CDF及OP、DOR闭式表达式，并证明在阅读器采用流体天线可显著优于单天线方案。
2024-01-22 cs.IT eess.SP math.IT
Multiuser Wirelessly Powered Backscatter Communications: Nonlinearity, Waveform Design and SINR-Energy Tradeoff
无线功率传输和反向散射通信已经成为用于激励功率受限设备和与功率受限设备通信的有前景的解决方案。尽管在无线供电的反向散射通信方面取得了一些进展，但焦点一直集中在反向散射和能量采集器上。近年来，在点到点后向散射系统中，自适应于发射端信道状态信息（CSIT）的发射多正弦波形设计取得了重大进展。在本文中，我们利用工作和研究的设计，在多用户后向散射系统，由一个发射机，一个阅读器和多个标签同时激活。我们推导出一种有效的算法来优化发射波形，以便确定在标签处收获的能量的量和通信的可靠性之间的权衡，在读取器处的信号与干扰加噪声比（SINR）方面测量。研究了基于线性和非线性能量采集器模型的优化波形的性能。数值结果表明，占能量采集器的非线性，多用户分集，频率分集和多正弦波形自适应CSIT扩大SINR的能量区域的好处。
2018-11-04 cs.IT math.IT
Transceiver Design for Ambient Backscatter Communication over Frequency-Selective Channels
现有的环境后向散射通信的研究大多假设平坦衰落信道。然而，频率选择性信道广泛存在于许多实际场景中。因此，本文研究了频率选择性信道上的环境后向散射通信系统。特别是，我们提出了一个无干扰的收发器设计，以方便在阅读器的信号检测。我们的设计利用正交频分复用（OFDM）源符号的循环前缀（CP），它可以消除信号干扰，从而提高在阅读器的检测精度。同时，我们的设计不会对现有的OFDM通信系统产生干扰。接下来，我们建议一个卡方为基础的检测器的读者，并得出最佳的检测阈值。然后提供模拟来证实我们提出的研究。
2018-12-29 cs.IT math.IT
Outage Analysis of Ambient Backscatter Communication Systems
本文讨论了一个环境的反向散射通信系统与一对被动标签和阅读器的中断特性的问题。特别地，推导出有效信道分布的精确表达式。然后，在阅读器的中断概率进行了严格的分析。由于该表达式包含一个无限和，一个严格的截断误差界已被推导出来，以方便精确的数值计算。此外，渐近表达式提供了高信噪比（SNR）制度。
2017-11-25 cs.IT math.IT
On the Outage Performance of Ambient Backscatter Communications
环境反向散射通信（AmBackComs）已经被认为是物联网的频谱和能量高效技术，因为它允许无源反向散射设备（BD）将其信息调制成传统信号，例如，蜂窝信号，并将它们反射到它们相关联的接收机，同时从传统信号中收集能量以为其电路操作供电。然而，\color{black} AmBackComs的性能分析中，反向散射链路与传统链路之间的同信道干扰以及BD处的能量收集器的非线性行为在很大程度上被忽略。考虑到这两个方面，本文提供了一个全面的中断性能分析的AmBackCom系统与多个反向散射链路，其中一个反向散射链路是机会主义地选择利用在给定的资源块中发送的传统信号。对于任何选定的后向散射链路，我们提出了一个自适应反射系数（RC），这是适应于非线性能量收集（EH）模型和选定的后向散射链路的位置，以最大限度地减少中断概率的后向散射链路。为了研究同信道干扰对后向散射和传统链路的影响，对于选定的后向散射链路，我们推导出传统链路和后向散射链路的中断概率。此外，我们研究了最好的和最坏的中断性能的反向散射系统中所选择的反向散射链路的最大化或最小化的信号干扰噪声比（SINR）在反向散射接收机。我们还研究了传统链路的最佳和最差中断性能，其中所选择的反向散射链路导致对传统接收机的最低和最高同信道干扰。
2020-05-14 cs.IT math.IT
Reconfigurable Intelligent Surface With Energy Harvesting Assisted Cooperative Ambient Backscatter Communications
采用可重构智能表面（RIS）辅助后向散射发射机，可以提高协作环境后向散射通信（CABC）的性能。由于RIS功耗是一个不可忽略的问题，我们考虑一个RIS辅助CABC系统，其中RIS与能量收集电路不仅可以反射信号，而且还可以收集无线能量。我们研究的传输设计问题，以尽量减少RIS的功耗与服务质量的约束，主动和反向散射传输。该优化问题是一个混合整数非凸规划问题，是NP-困难的。针对这一问题，提出了一种基于块坐标下降、半定松弛和乘子交替方向法的算法。仿真结果验证了该算法的有效性。
2022-09-07 cs.IT math.IT
Throughput Maximization for UAV-aided Backscatter Communication Networks
本文研究了无人机（UAV）辅助反向散射通信（BackCom）网络，其中无人机被利用来帮助反向散射设备（BD）将信号转发到接收机。基于BD和接收机之间是否存在直接链路，提出了两种协议，即发射-反向散射（TB）协议和发射-反向散射-中继（TBR）协议，利用无人机来协助BD。特别是，我们制定的系统吞吐量最大化问题的两个协议，通过联合优化的时间分配，反射系数和无人机轨迹。不同的静态/动态电路功耗模型的两个协议进行了分析。由此产生的优化问题被证明是非凸的，这是具有挑战性的解决。首先考虑动态电路功耗模型，将原问题分解为3个子问题，即固定无人机轨迹和反射系数的时间分配优化、固定无人机轨迹和时间分配的反射系数优化以及固定反射系数和时间分配的无人机轨迹优化。然后，一个有效的迭代算法提出了这两个协议，利用块坐标下降法和逐次凸逼近（SCA）技术。此外，针对静态电路功耗模型，利用拉格朗日对偶方法，得到了给定反射系数和无人机轨迹的最优时间分配以及低计算复杂性的最优反射系数。仿真结果表明，所提出的协议是能够实现显着的吞吐量增益比较基准。
2019-12-04 cs.IT eess.SP math.IT
Cooperative Backscatter NOMA with Imperfect SIC: Towards Energy Efficient Sum Rate Maximization in Sustainable 6G Networks
反向散射通信与非正交多址接入（NOMA）的组合具有在即将到来的第六代（6G）无线网络中支持低功率大规模连接的潜力。更具体地说，反向散射通信可以收集和使用大气中现有的RF信号进行通信，而NOMA通过相同的频率和时间资源向多个无线设备提供通信。本文提出了一种新的资源管理框架后向散射辅助合作NOMA通信在即将到来的6G网络。特别是，所提出的工作同时优化了基站的发射功率，中继节点，反向散射标签的反射系数，和时间分配下不完美的连续干扰消除，以最大限度地提高系统的总速率。为了得到一个有效的解决方案的资源管理框架，我们提出了一个二分法和对偶理论的结合，其中采用次梯度法优化拉格朗日乘子。数值结果表明，所提出的解决方案提供了良好的性能。当将所提出的技术的性能与保证最优解的蛮力搜索技术进行比较时，但是蛮力搜索技术非常耗时，可以看出性能上的差距实际上为0%。因此，所提出的框架提供了相当于繁琐的蛮力搜索技术的性能，同时提供了更低的复杂性。合作NOMA的文献中的作品考虑了合作和直接通信的平等时间分配。我们的研究结果表明，优化的时分可以提高性能超过110%的高发射功率。
2022-07-07 cs.IT eess.SP math.IT
Backscatter Data Collection with Unmanned Ground Vehicle: Mobility Management and Power Allocation
从大规模物联网（IoT）设备收集数据是一项具有挑战性的任务，因为通信电路对功率要求很高，而IoT设备的能源供应有限。为了克服这一挑战，反向散射通信成为一种很有前途的解决方案，因为它消除了物联网设备中的射频组件。不幸的是，后向散射通信的传输范围很短。为了便于后向散射通信，这项工作提出了集成无人地面车辆（UGV）与后向散射数据汇集。通过这种方案，UGV可以通过接近各种物联网设备来提高通信质量。然而，移动也会消耗能量，一个基本的问题是：在移动和通信上花费能量之间的正确平衡是什么？为了回答这个问题，本文研究了能量最小化下的联合图移动性和后向散射通信模型。在联合模型下，移动性管理和功率分配问题涉及移动性带来的离散变量和通信带来的连续变量之间的非线性耦合。尽管优化的挑战，算法，理论上实现了最小的能量消耗的推导，它导致之间的自动权衡的UGV反向散射系统中的移动与通信上的花费能量。仿真结果表明，如果噪声功率较小（例如，-100 dBm）时，UGV应在小幅度移动的情况下收集数据。但是，如果噪声功率增加到较大的值（例如，-60 dBm），UGV应该花费更多的运动能量来接近物联网用户。
2019-04-05 cs.IT math.IT
Multiantenna Quantum Backscatter Communications
量子照明（QI）是一种革命性的光子量子传感范例，它提高了噪声和有损环境中光电探测的灵敏度。QI概念最近已被用于提出量子后向散射通信（QBC），其目的是增加接收器的灵敏度超过其经典对应的限制。微波QI中的实际挑战之一是可以产生纠缠微波模式的慢速率。在这里，我们建议通过使用多输入多输出天线系统来综合增加QBC上下文中的有效可区分模式的数量来缓解这个问题。
2017-07-09 cs.IT math.IT
UGV-assisted Wireless Powered Backscatter Communications for Large-Scale IoT Networks
无线供电的反向散射通信（WPBC）能够实现超低功耗通信，因此在物联网（IoT）网络中很有前途。然而，在实践中，由于其通信距离短，因此在大规模物联网网络中应用WPBC具有挑战性。为了应对这一挑战，本文利用无人驾驶地面车辆（UGV）来协助WPBC在大规模物联网网络中的应用。特别是，我们研究了接入点（AP）、标签阅读器和UGV的网络规划和动态资源分配的联合设计，以最大限度地减少总能耗。此外，AP可以在半双工（HD）或全双工（FD）复用模式下操作。在HD模式下，推导了最优小区半径，并以封闭形式给出了最优功率分配和发射/接收波束赋形。在FD模式下，给出了资源分配的最优解和两个低计算复杂性的次优解。仿真结果表明，在标签读取器而不是在AP处的动态功率分配主导了网络能量效率，而在FD模式下工作的AP在能量效率方面优于HD模式下的AP。
2021-10-06 cs.IT eess.SP math.IT
Fluid Antenna-Enabled Backscatter Communication under Imperfect Channel Observations
Aalto University（阿尔托大学）；University of Granada（格拉纳达大学）；University College London（伦敦大学学院）
本文提出一种基于流体天线系统的AmBC方案，通过动态选择天线位置和优化调制系数，提升连接性能并满足能量收集约束。
2026-08-10 cs.IT eess.SP math.IT
Novel Sparse-Coded Ambient Backscatter Communication for Massive IoT Connectivity
依赖于射频（RF）能量收集的低功率环境反向散射通信（AmBC）是无电池物联网（IoT）的节能解决方案。然而，环境后向散射信号被二进后向散射信道（DBC）严重衰减，限制了传统的基于正交时分的AmBC（TD-AmBC）中的连接。为了在AmBC中支持大规模连接，我们提出了基于非正交信令的稀疏编码AmBC（SC-AmBC）。稀疏码利用AmBC的固有稀疏性，其中RF标签的电源依赖于环境RF能量收集。因此，稀疏编码反向散射调制算法（SC-BMA）可以使非正交多址接入（NOMA）以及M进制调制并发反向散射传输，提供额外的分集增益。这些稀疏码字从多个标签可以有效地检测在接入点（AP）使用迭代消息传递算法（MPA）。为了克服符号间干扰（ISI）带来的DBC问题，提出了利用ISI的加权和在因子图中进行信息交换的二进信道估计算法（D-CEA）和二进MPA（D-MPA）。仿真结果验证了SC-AmBC在连接性，检测性能和总吞吐量方面的潜力。
2018-06-08 cs.IT math.IT
Optimal Non-Coherent Detector for Ambient Backscatter Communication System
推导了环境后向散射通信系统接收信号的概率密度函数（pdf），假设在标签处执行开关键控（OOK），并且环境射频（RF）信号为白高斯。然后利用接收信号的pdf来设计两种不同类型的非相干检测器。第一检测器直接使用接收到的信号来执行假设检验。第二检测器首先基于观测信号估计信道，然后执行假设检验。导出了检测器的检验统计量和最佳判决门限。能量检测器被示出为第二检测器的近似。对于读取器能够避免或消除来自RF源的直接干扰的情况（例如，通过连续干扰消除），第三检测器作为第一检测器的特殊情况给出。数值结果表明，第一和第二检测器具有相同的比特出错率（BER）性能，使第二检测器优于第一检测器，由于其计算简单。
2020-10-27 cs.IT eess.SP math.IT
Backscatter Communication System With Dumb Diffusing Surface
环境反向散射通信已经被识别用于超低能量无线通信。事实上，标签可以在不发射任何波和不使用电池的情况下向阅读器发送消息，只需通过反向散射源产生的波。在这种系统的最简单的实现中，标签通过在两个状态之间振荡来发送二进制消息，并且读取器通过比较两个不同的接收功率来检测比特。在本文中，第一次，我们建议研究环境后向散射通信系统，在存在的漫射表面，一个简单的平板，在各个方向上扩散。我们建立了在表面存在下的功率对比度的解析封闭形式表达式。我们表明，漫射表面提高了功率对比度。此外，我们的方法使我们能够表达的对比度噪声比，从而建立的BER性能。此外，我们推导出最佳源发射功率为一个给定的目标功率对比。这使得可以量化由于漫射表面而在源侧可以节省的能量的量。
2021-08-04 cs.IT math.IT
Wirelessly Powered Backscatter Communications: Waveform Design and SNR-Energy Tradeoff
本文表明，无线供电的反向散射通信是在标签和反向散射通信的可靠性，在读取器的SNR测量的收获的能量之间的基本权衡。假设RF发射信号是自适应于信道状态信息的多正弦波形，我们推导出一种系统的方法来优化发射波形权重（幅度和相位），以尽可能地扩大SNR能量区域。性能评估证实了在自适应发射多正弦波形中使用多个频率分量以利用整流器的非线性和频率分集增益的显著益处。
2017-03-08 cs.IT cs.NI math.IT
Interference-Free Transceiver Design and Signal Detection for Ambient Backscatter Communication Systems over Frequency-Selective Channels
在这封信中，我们研究了频率选择性信道上的环境后向散射通信系统。具体来说，我们提出了一个无干扰的收发器设计，以方便在阅读器的信号检测。我们的设计利用正交频分复用（OFDM）源符号的循环前缀（CP），它可以消除信号干扰，从而提高在阅读器的检测精度。同时，我们的设计不会对现有的OFDM通信系统产生干扰。我们还建议一个最大似然（ML）检测器的读者，并得出两个检测阈值。然后提供模拟来证实我们提出的研究。
2018-12-29 cs.IT math.IT
Secrecy Analysis of Energy-Harvesting Backscatter Communications with Tag Selection in Nakagami-m Fading
本文针对 Nakagami-m 衰落下的非线性能量收集反向散射通信，分析四种标签选择方案的保密性能，推导 SOP 与 IP 的闭式及渐近表达式并通过仿真验证。
2025-03-16 cs.IT math.IT
Energy-Efficient Backscatter-Assisted Coded Cooperative-NOMA for B5G Wireless Communications
在这篇手稿中，我们提出了一个交替的优化框架，以最大限度地提高能源效率的后向散射使能的合作非正交多址接入（NOMA）系统，通过优化发射功率的源，功率分配系数（PAC），和功率的中继节点下不完美的连续干扰消除（SIC）解码。提出了一种三阶段低复杂度的节能交替优化算法，该算法综合考虑了服务质量、功率预算和协作约束，对发射功率、PAC和中继功率进行优化。随后，联合信道编码框架被引入，以提高远用户的性能，没有直接的通信链路与基站（BS），具有恶劣的信道条件。在目的节点，采用联合设计的准循环低密度奇偶校验（QC-LDPC）码实现基于和积算法（SPA）的联合迭代译码器，对远端用户数据进行联合译码。仿真结果表明，所提出的后向散射使能的合作NOMA系统优于其对手，提供了一个有效的性能，在能源效率。此外，建议联合设计的QC-LDPC码提供了一个很好的比特错误率（BER）性能，联合解码的远用户数据考虑BSC合作NOMA系统，只有几个解码迭代。
2022-08-20 cs.IT eess.SP math.IT
Channel Estimation for Intelligent Reflecting Surface Assisted Backscatter Communication
智能反射面（IRS）技术通过对多反射信道的智能重构来提高后向散射通信系统的性能。为了充分利用IRS在反向散射通信中的被动波束形成增益，信道状态信息（CSI）是必不可少的，但比传统的IRS辅助系统更具有实际挑战性，因为IRS被动地反射读取器和标签之间的前向和后向（反向散射）链路上的信号。为了解决这个问题，我们在这封信中提出了一种新的和有效的信道估计方案的IRS辅助后向散射通信系统。为了最小化信道估计的均方误差（MSE），在单位模元素和满秩的约束下，通过设计用于信道估计的IRS训练反射矩阵，建立并求解了一个优化问题。仿真结果验证了所提出的信道估计方案的有效性相比，其他基线方案。
2021-03-16 cs.IT cs.NI math.IT
Performance Analysis of Backscatter Communication Systems with Non-orthogonal Multiple Access in Nakagami Fading Channels
反向散射通信（BackCom）已经成为解决大规模部署的物联网设备的寿命管理问题的潜在候选者，这些设备遭受与电池相关的问题，即，更换、充电和回收。这种被动传感方法允许反向散射传感器节点（BSN）通过反射来自载波发射器的入射信号来传输信息，而无需启动其传输。为了复用多个BSN，在这项工作中充分利用了功率域非正交多址（NOMA），其是超5G系统中多址接入的主要候选者。最近，相当多的注意力已经投入到NOMA辅助BackCom网络的中断概率和系统吞吐量的上下文中。然而，这种系统的比特出错率（BER）的封闭形式的表达式还没有被研究。在本文中，我们提出了一个NOMA增强的双基地BackCom系统的设计和分析的无电池智能通信范例。具体来说，我们推导出封闭形式的BER表达式的集群的两个设备在双基地BackCom系统采用NOMA与不完美的连续干扰消除下Nakagami- $m$衰落信道。所得到的表达式被用来评估最有利的系统性能所需的设备的反射系数。我们的研究结果还表明，NOMA-BackCom实现更好的数据吞吐量相比，正交多址-时域多址方案（OMA-TDMA）。
2020-06-22 cs.IT eess.SP math.IT
Quantum Backscatter Communication: A New Paradigm
在本文中，我们提出了一种新的量子后向散射通信（QBC）协议，量子照明（QI）的概念的启发。在QBC范例中，发射器产生纠缠光子对。信号光子被传输，闲频光子被保留在接收器处。标签天线通过对撞击天线的信号执行脉冲幅度调制（PAM）、二进制相移键控（BPSK）或二次相移键控（QPSK）来进行通信。使用和频生成接收机，我们的QBC协议实现了6 dB的误差指数增益PAM和BPSK，和3 dB的增益QPSK超过其经典的同行。最后，我们讨论了QI增强的安全反向散射通信。
2018-04-06 cs.IT math.IT quant-ph
Exploiting Constructive Interference for Backscatter Communication Systems
本文研究反向散射通信中直接链路干扰的建设性利用，通过联合优化接收波束成形和标签选择因子最大化接收信号功率，提出分解算法求解非凸问题，仿真证实性能显著提升。
2023-05-12 cs.IT eess.SP math.IT
Radar-enabled ambient backscatter communications
本研究利用雷达杂波作为载波信号实现环境反向散射通信，提出了两种无需与雷达发射机协调的编解码方案，支持多标签接入，并在传输速率与错误概率间实现权衡。
2023-04-05 cs.IT eess.SP math.IT
Energy-efficient Resource Allocation for Wirelessly Powered Backscatter Communications
在这封信中，我们考虑一个无线供电的反向散射通信（WP-BackCom）网络，其中发射机首先在睡眠状态下从专用能量RF源获取能量，然后通过反射系数同时反向散射信息和获取能量。我们的目标是通过联合优化专用能量RF源的时间分配、反射系数和发射功率来最大化WP-BackCom网络的可实现能量效率。优化问题是非凸的，具有挑战性的解决。我们开发了一个有效的基于Dinkelbach的迭代算法来获得最优的资源分配方案。研究表明，对于每一次迭代，能量有效的WP-BackCom网络是等效的网络中的发射机总是工作在活动状态，或网络中的专用能量RF源采用最大允许功率。
2019-06-01 cs.IT math.IT
Uplink Rate Maximization for Pinching Antenna- Assisted Covert Backscatter Communication
South-Central Minzu University（中南民族大学）；Hong Kong Metropolitan University（香港城市大学）
本文提出了一种基于挤压天线的隐蔽反向散射通信方法，通过优化发射功率和天线位置，提升上行速率并改善隐蔽性性能。
2025-12-01 cs.IT cs.NA eess.SP
Optimal Time Scheduling for Wireless-Powered Backscatter Communication Networks
这封信介绍了一种新型的无线供电的反向散射通信系统，该系统允许传感器利用从专用RF能量源传输的RF信号来传输数据。在所提出的系统中，当RF能量源发射RF信号时，传感器能够反向散射RF信号以将数据发射到网关和/或从RF信号中收获能量用于其操作。通过集成后向散射和能量收集技术，我们可以优化系统的网络吞吐量。特别是，我们首先制定的时间调度问题的系统，然后提出了一个最佳的解决方案，使用凸优化，以最大限度地提高整体网络吞吐量。数值结果表明，我们提出的设计实现了显着的吞吐量增益超过其他两个基线计划。
2018-01-08 cs.IT cs.NI math.IT
Traffic-Aware Backscatter Communications in Wireless-Powered Heterogeneous Networks
随着新兴的物联网服务，在不久的将来，大规模的机器对机器（M2M）通信将部署在人对人（H2H）通信之上。由于M2M和H2H通信的共存，M2M（即，次级）网络很大程度上取决于H2H（即，主网络。在本文中，我们提出了环境后向散射通信的M2M网络，利用H2H网络的能量（信号）源，指的是交通应用和普及。为了最大限度地提高收获和传输的机会所提供的不同流量来源的H2H网络，我们采用贝叶斯非参数（BNP）学习算法分类流量应用（模式）的二级用户（SU）。然后，我们分析了SU的性能，使用随机几何方法，基于最佳流量模式选择的标准。实验结果验证了所提出的BNP分类算法和标准的性能，以及流量源和流行度的影响。
2018-07-24 cs.IT math.IT
RIScatter: Unifying Backscatter Communication and Reconfigurable Intelligent Surface
本文提出 RIScatter 架构，将反向散射通信与可重构智能表面统一为无电池认知无线电，通过联合优化反射状态概率分布实现异构流量控制，并设计了低复杂度接收机，仿真验证了其在调制与被动波束成形间的切换能力。
2023-10-22 cs.IT eess.SP math.IT
Optimal Resource Allocation in Full-Duplex Ambient Backscatter Communication Networks for Green IoT
环境反向散射通信（AmBC）使得无线供电的反向散射设备（BD）能够在不使用RF发射器的情况下通过环境射频（RF）载波传输信息，因此已经成为绿色物联网的有前途的技术。本文考虑了一种AmBC网络，其中全双工接入点（FAP）同时向其传统用户（LU）发送下行正交频分复用（OFDM）信号，并以时分多址方式接收从多个BD反向散射的上行信号。为了从多个设计维度提高系统性能并确保公平性，我们通过联合优化BD的后向散射时间部分、BD的功率反射系数和FAP的子载波功率分配来最大化所有BD之间的最小吞吐量，这受到LU的吞吐量约束、BD的收获能量约束和其他实际约束。因此，我们提出了一个有效的迭代算法来解决制定的非凸问题，利用块协调下降和连续凸优化技术。我们进一步证明了算法的收敛性，并分析了其复杂性。最后，大量的仿真结果表明，所提出的联合设计实现了显着的吞吐量增益相比，基准计划与平等的资源分配。
2018-05-03 cs.IT math.IT
