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
First Real-Time Detection of Ambient Backscatters using Uplink Sounding Reference Signals of a Commercial 4G Smartphone
本文首次提出利用智能手机上行链路环境波代替下行链路波的环境背向散射通信系统，通过基站监测上行导频信号检测附近标签，并用商用4G手机和SDR基站实验验证了其可行性。
2025-04-10 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
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
Hybrid Beamformer Design for High Dynamic Range Ambient Backscatter Receivers
在双基地环境反向散射通信（AmBC）系统中，从环境源到接收器的直接路径可比由AmBC设备调制的散射路径强几个数量级。由于这两个信号之间的大功率差，接收器需要在大的动态范围下操作。在本文中，我们提出了一种新的模拟-数字混合调零波束形成器，它允许反向散射接收机检测和解码的弱AmBC调制信号埋在强直接路径信号和噪声，而不需要的瞬时信道状态信息。强信号分量的模拟消除允许接收器自动增益控制调整到弱AmBC信号的电平。因此，这允许使用普通的模数转换器来对信号进行采样。在消除强分量之后，从AmBC系统的观点来看，环境源信号表现为零均值快速衰落。我们使用直接路径信号分量来跟踪未知环境信号的相位。为了避免信道估计，我们提出AmBC使用正交信道化码。
2019-01-21 cs.IT 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
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
Semi-coherent Detection and Performance Analysis for Ambient Backscatter System
我们研究了一种新的通信机制，环境后向散射，利用射频（RF）信号从环境源作为能源供应和信息载体，使低功耗设备之间的通信。与现有的非相干检测方案不同，本文设计了半相干检测方案，即信道参数可以由未知的数据符号和少量的导频符号得到。我们首先从似然比检验推导出复高斯环境射频信号的最佳检测器，并计算出相应的封闭形式的比特出错率（BER）。为了释放对环境RF信号的先验知识的要求，我们接下来设计了一个次优能量检测器，环境RF信号是复高斯或相移键控（PSK）。相应的检测阈值，分析误码率，中断概率也得到了封闭的形式。有趣的是，复高斯源会导致错误地板，而PSK源不会，这带来了星座设计的非平凡指示，而不是流行的高斯嵌入文献。仿真结果证实了理论研究。
2016-12-23 cs.IT math.IT
Symbol Timing Synchronization and Signal Detection for Ambient Backscatter Communication
针对环境反向散射通信中符号定时偏移导致接收可靠性下降、传统同步方法失效的问题，提出基于专用导频与最大似然估计的定时偏移估计方案，结合能量检测器实现补偿，有效降低误码率。
2025-10-03 cs.IT 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
A Retrodirective Wireless Power Transfer Scheme for Ambient Backscatter Systems
物联网（IoT）的关键挑战之一是实时可持续地为大量IoT设备供电。在本文中，我们考虑了一个无线功率传输（WPT）的情况下，能量发射器（ET）能够逆向WPT和能量接收器（ER）能够在环境源（AS）的存在下，周围的反向散射。ER通过从AS向ET反向散射信号来请求WPT，然后ET向ER反向波束成形能量信号。为了消除固有的直接链接的环境干扰，我们提出了一个计划的环境后向散射训练。具体地说，ER改变反射系数多次，同时根据称为训练序列，其设计标准，我们也提出了一定的模式反向散射每个环境符号。为了评估系统的性能，我们推导出在ER的平均收获功率的解析表达式。我们的数值结果表明，与所提出的方案，ER收获几十个$μ$ W的功率，没有任何CSI估计或从ER的主动传输，这是一个显着的改进，低功耗和低成本的环境反向散射设备。
2020-02-13 cs.IT eess.SP math.IT
Cooperative Ambient Backscatter Communications for Green Internet-of-Things
环境反向散射通信（AmBC）使无源反向散射设备能够使用环境RF信号将信息传输到读取器，并且已经成为绿色物联网（IoT）的有前途的解决方案。传统的AmBC接收器只对从环境反向散射设备（A-BD）恢复信息感兴趣。在本文中，我们提出了一个合作的AmBC（CABC）系统中，读者恢复信息不仅从A-BD，但也从RF源。首先从扩频和频谱共享的角度建立了CABC系统的系统模型。然后，对于平坦衰落信道，我们推导出最佳最大似然（ML）检测器，次最佳线性检测器以及连续干扰消除（SIC）检测器。针对频率选择性衰落信道，提出了环境正交频分复用（OFDM）载波下CABC系统的系统模型，并在此基础上推导了一种低复杂度的最优ML检测器。对于这两种信道，所提出的检测器的误码率（BER）的表达式推导出封闭的形式。最后，大量的数值结果表明，当A-BD信号和RF源信号具有相等的符号周期时，所提出的基于SIC的检测器可以实现典型应用场景的近ML检测性能，并且当A-BD符号周期长于RF源符号周期时，CABC系统中后向散射信号的存在可以增强RF源信号的ML检测性能，这是由于当A-BD以低于RF源的速率发射时反向散射链路的有益效果。
2018-01-04 cs.IT math.IT
Defeating Eavesdroppers with Ambient Backscatter Communications
本文提出利用环境反向散射通信将原始消息分为主动发射与反向散射两部分传输，使窃听者难以检测携带密钥等秘密信息的反向散射消息，从而在几乎不增加额外功率和计算资源的情况下提升通信安全。
2023-06-01 cs.IT eess.SP math.IT
IRS-Assisted Ambient Backscatter Communications Utilizing Deep Reinforcement Learning
我们考虑一个环境后向散射通信（AmBC）系统的智能反射表面（IRS）的帮助下。当没有先前的信道知识时，IRS的优化以辅助AmBC是极其困难的，目前没有可用的设计解决方案。我们利用基于深度强化学习的框架来联合优化IRS和读取器波束成形，而无需了解通道或环境信号。我们表明，所提出的框架可以促进有效的AmBC通信的检测性能与几个基准下的全信道知识。
2021-07-26 cs.IT eess.SP math.IT
Symbol Detection in Ambient Backscatter Communications Under Residual Time Synchronization Errors
Shaanxi Key Laboratory of Information Communication Network and Security, Xi’an University of Posts & Telecommunications（西安邮电大学）；The University of Sheffield（谢菲尔德大学）；University of Warwick（华威大学）；Institute of Infocomm Research, Agency for Science, Technology and Research（新加坡科技研究局信息通信研究所）
本文提出了一种针对环境背散射通信中残余时间同步误差的符号检测框架，通过推导近优阈值表达式提升检测性能。
2025-12-17 cs.IT math.IT
Backscatter Cooperation in NOMA Communications Systems
本文提出了一种用于非正交多址（NOMA）下行链路传输的后向散射协作（BC）方案。其关键思想是使一个用户分裂，然后反向散射其接收到的信号的一部分，以改善在另一个用户的接收。为了评估所提出的BC-NOMA方案的性能，引入了三个基准方案。它们是非协作（NC）-NOMA方案、常规中继（CR）-NOMA方案和增量中继（IR）-NOMA方案。对于所有这些方案，最小总功率，以避免信息中断的解析表达式推导，在此基础上，各自的中断性能，期望速率和分集复用权衡（DMT）进行了研究。分析结果表明，所提出的BC-NOMA方案严格优于NC-NOMA方案的所有三个指标。此外，通过Monte-Carlo模拟验证了理论分析。结果表明，与CR-NOMA方案和IR-NOMA方案不同，所提出的BC-NOMA方案可以在不损害传输速率的情况下提高传输可靠性，这使得后向散射成为合作NOMA下行链路的一个有吸引力的解决方案。
2020-06-24 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
Impacts of Hardware Impairments on Mutualistic Cooperative Ambient Backscatter Communications
在互利合作环境反向散射通信（AmBC）中，物联网（IoT）设备通过调制和反向散射主信号将其信息发送到期望的接收器，同时反过来向主接收器提供有益的多径分集，从而在AmBC和主链路之间形成互利关系。我们注意到，硬件损伤（HI），这是不可避免的，在实际系统中，可能会显着影响的传输速率的主要和AmBC链路和他们的互惠关系，已在很大程度上被忽视的互惠合作AmBC网络的研究。本文考虑了一个在高干扰下的互惠合作AmBC网络，研究了高干扰对主链路和AmBC链路可达速率的影响。特别是，我们从理论上证明，虽然HI降低了每个链路的速率，但AmBC和主链路之间的互惠关系得以维持，即，互惠协作AmBC网络中的主链路的速率仍然高于没有AmBC链路的速率。导出了AmBC和主链路的闭合形式速率表达式。计算机模拟提供了验证我们的理论分析。
2022-01-25 cs.IT math.IT
Wireless Powered Asynchronous Backscatter Networks with Sporadic Short Packets: Performance Analysis and Optimization
在第五代时代，物联网和大规模机器类型通信的广泛应用引发了对反向散射无线供电通信（B-WPC）技术的研究兴趣，因为其超高的能量效率和低成本。泛在B-WPC网络的特点是节点具有动态的空间位置和零星的短数据包，其性能还没有得到充分的研究。本文在随机几何框架下，对具有偶发短分组的多天线B-WPC网络进行了全面的分析。该方法利用时空泊松点过程模型，以分散、异步的传输方式很好地捕捉了网络的行为。然后，我们分析了能量和信息中断性能的能量收获和反向散射调制阶段的反向散射网络，分别。通过最大化全网空间吞吐量，得到最优的传输时隙长度和划分。此外，我们发现一个有趣的结果，存在的能量收获和反向散射调制阶段的空间吞吐量最大化的持续时间之间的最佳权衡。数值结果验证了我们的分析结果，并表明，这个折衷区域得到收缩时，中断约束变得更加严格。
2018-01-29 cs.IT math.IT
Do Ambient Backscatter Communication Receivers Require Low-Noise Amplifiers?
Xi’an University of Posts & Telecommunications（西安邮电大学）；Beijing Jiaotong University（北京交通大学）
本文研究了环境反向散射通信接收机在低至中等环境源传输功率下，低噪声放大器对符号检测性能的影响，提出新的检测框架并推导了误码率公式。
2026-03-10 cs.IT 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
Analysis of Wireless-Powered Device-to-Device Communications with Ambient Backscattering
基于先进能量收集技术的自我可持续通信正在迅速发展，这有助于自主运行和节能传输。最近，已经发明了利用空气中现有RF信号资源的环境反向散射，以在低功率设备之间实现数据通信。在本文中，我们介绍了混合设备到设备（D2D）通信集成环境后向散射和无线供电的通信。混合D2D通信是自我可持续的，因为不需要专用的外部电源。然而，由于用于能量收集和反向散射的无线电信号来自外部RF源，因此需要有效地优化混合D2D通信的性能。因此，我们为混合D2D发射机设计了两种模式选择协议，允许更灵活地适应环境。然后，我们引入分析模型来描述所考虑的环境因素的影响，例如，环境发射机的分布、空间密度和传输负载对混合D2D通信性能的影响。大量的仿真结果表明，环境发射机之间的排斥因子对通信性能有着重要的影响。此外，我们揭示了不同的模式选择协议如何影响性能指标。
2017-09-21 cs.IT cs.NI math.IT
Spatial Modulation for Ambient Backscatter Communications: Modeling and Analysis
多天线后向散射是一种新兴的方法，为环境后向散射通信（AmBC）的数据密集型应用提供高的通信性能。虽然在传统的反向散射通信（CoBC）的多天线反向散射已经了解了很多，现有的分析模型不能直接应用于AmBC由于在RF源和标签电路设计的结构差异。本文采取的第一步，以填补空白，探索使用空间调制（SM）在AmBC每当标签配备了多个天线。具体来说，我们提出了一个实用的多天线后向散射设计AmBC，免除标签的天线间同步和互耦合问题，同时确保高频谱效率和超低功耗。基于最大似然原理，我们得到了一个最优检测器，用于后向散射信号和源信号的联合检测。我们还设计了一个两步算法来推导出两个信号的误比特率（BER）的界限。仿真结果验证了分析的正确性，并表明与传统系统相比，该方案能显著提高系统的吞吐量。
2019-12-22 cs.IT eess.SP math.IT
Non-coherent Detection and Bit Error Rate for an Ambient Backscatter Link in Time-Selective Fading
本文重点研究了环境后向散射通信中的非相干检测，这对于信令开销和实际数据传输之间的权衡非常关键的系统非常有吸引力。将时间选择性衰落信道建模为一阶自回归（AR）过程，提出了一种新的基于直接平均接收信号样本进行检测的接收机架构，该架构与文献中考虑的基于能量平均的接收机有很大不同。对于所提出的设置，我们的特点是精确的渐近比特出错率（BER）为单天线（SA）和多天线（MA）接收机，并证明了新架构的鲁棒性定时误差。我们的研究结果表明，虽然来自环境电源的直接链路（DL）干扰导致SA接收机中的BER地板，MA接收机可以通过估计DL的到达角（AoA）来去除这种干扰。该分析进一步量化了作为接收天线数量的函数的BER上的改进的角分辨率的效果。我们的分析的一个关键的中间结果是一个新的浓度结果的一般和序列，是中央的接收信号的条件分布的推导的推导。
2021-04-27 cs.IT math.IT
Opportunistic Ambient Backscatter Communication in RF-Powered Cognitive Radio Networks
在目前的贡献，我们提出了一种新的机会性环境后向散射通信（ABC）的射频（RF）供电的认知无线电（CR）网络的框架。该框架考虑了结合ABC和收获后发送（HTT）操作策略的机会频谱感知。新的解析表达式推导出的平均吞吐量，平均能耗和能源效率在所考虑的设置。这些表达式表示在封闭的形式，并有一个易于处理的代数表示，使他们方便地处理分析和数值。此外，我们制定了一个优化问题，以最大限度地提高能源效率的CR系统在混合ABC $-$和HTT $-$模式，对于一组给定的约束，包括主要干扰和不完善的频谱感知约束。利用这一点，我们确定最佳参数集，其又包括最佳检测阈值、在ABC $-$和HTT $-$模式下操作的CR系统之间的最佳折衷程度以及最佳数据传输时间。从各自的计算机模拟的广泛的结果也证实了相应的分析结果，并证明所提出的模型在能源效率方面的性能增益。
2019-02-01 cs.IT math.IT
Design of Ambient Backscatter Training for Wireless Power Transfer
使用能量波束成形的无线功率传输（WPT）是用于低功率物联网（IoT）设备的有前途的解决方案。在这项工作中，我们认为WPT从能量发射器（ET）采用反向WPT使用大型相控天线阵列的能量接收器（ER）能够环境后向散射。反向WPT的优点是在ET处不需要显式信道估计，并且环境反向散射的使用消除了在ER处主动传输的需要。我们提出了一种训练序列设计，即，改变ER处的反射系数的模式，以消除来自环境源的直接链路干扰。我们表明，当周围的符号持续时间是已知的，环境干扰被完全取消所提出的设计。我们分析模型的系统，并找到平均收获功率在ER考虑Nakagami- $m$衰落信道和非线性能量收集模型。我们的结果清楚地表明，所提出的解决方案是强大的相关器的一个小的定时偏移失配。当来自周围环境中不期望的相邻源的干扰不显著时，ER可以成功地收获数十到数百$μ$ W的功率，这对于低功率IoT设备是一个重要的改进。
2020-08-11 cs.IT eess.SP math.IT
Optimal Resource Allocation in Full-Duplex Ambient Backscatter Communication Networks for Wireless-Powered IoT
该文研究了一种环境后向散射通信（AmBC）网络，其中全双工接入点（FAP）以时分多址方式同时向其传统用户（LU）发送下行正交频分复用（OFDM）信号和接收来自多个BD的后向散射上行信号。为了最大限度地提高系统的吞吐量，并确保公平性，我们的目标是最大限度地提高所有BD之间的最小吞吐量，通过联合优化的反向散射时间和反射系数的BD，和FAP的子载波功率分配，受到LU的吞吐量约束，BD的收获能量的约束，和其他实际的约束。对于单个BD的情况，我们得到了封闭形式的解决方案，并提出了一个有效的算法，通过使用拉格朗日对偶方法。对于一般情况下，多个BD，我们提出了一个迭代算法，利用块协调下降和连续凸优化技术。我们进一步展示了所提出的算法的收敛性能，并分析其复杂性。此外，我们研究了吞吐量区域的特点帕累托最优吞吐量权衡所有BD。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。
2018-06-18 cs.IT math.IT
Coverage Probability Analysis Under Clustered Ambient Backscatter Nodes
在本文中，我们考虑了一种新的大规模通信方案，其中随机分布的AmBC节点作为次要用户参与到主发射机（PT）和主接收机（PR）对。反向散射发射机（BT）和反向散射接收机（BR）之间的二次通信是通过BT用不同的天线阻抗反射其对应的PT的信号来进行的，这向一次通信引入了附加的双衰落信道和潜在的符号间干扰。因此，在典型的PR处，反向散射信号被视为可解码信号或干扰。假设PT的位置形成一个泊松点过程和BT的位置形成一个泊松簇过程，我们推导出的SINR和SIR的覆盖概率为两个网络配置方案。覆盖概率的数值结果表明，在现有的无线网络中涉及大量的AmBC节点的可能性。
2019-07-11 cs.IT cs.NI math.IT
Secrecy Analysis of Ambient Backscatter NOMA Systems under I/Q Imbalance
我们调查的可靠性和安全性的环境后向散射（AmBC）的非正交多址接入（NOMA）系统，其中源的目的是在存在窃听者与两个NOMA用户进行通信。我们考虑一个更实际的情况下，节点和反向散射设备（BD）遭受同相和正交相位不平衡（IQI）。更具体地说，中断概率（OP）和拦截概率（IP）的精确解析表达式推导出封闭形式。此外，还讨论了OP的渐近性态和相应的分集阶。数值结果表明：1）IQI虽然降低了系统的可靠性，但可以提高系统的安全性。2)与传统的正交多址（OMA）系统相比，AmBC-NOMA系统在低信噪比时具有更好的可靠性; 3）由于反射系数\b{eta}的存在，OP存在错误平层。
2020-04-30 cs.IT eess.SP math.IT
Modulation in the Air: Backscatter Communication over Ambient OFDM Carrier
环境反向散射通信（AmBC）使得射频（RF）供电的反向散射设备（BD）（例如，传感器、标签）以空中方式在环境RF载波上调制它们的信息比特。这种技术也被称为“空中调制”，因此已经成为未来物联网实现绿色通信的一种有前途的解决方案。本文研究了一种利用空中环境正交频分复用（OFDM）调制信号的AmBC系统。我们首先从扩频通信的角度对AmBC系统进行建模，并在此基础上提出了一种新的BD波形和接收机检测器的联合设计。BD符号周期通常被设计为OFDM符号周期的整数倍，并且BD比特“0”的波形在BD符号周期内保持相同的状态，而BD比特“1”的波形在BD符号周期内的每个OFDM符号周期的中间具有状态转换。在接收机检测器的设计中，我们构造的测试统计量，消除了直接链路的干扰，通过利用周围的OFDM信号的重复结构，由于使用循环前缀。对于单天线接收系统，提出了最大似然检测器来恢复BD比特，并给出了最佳阈值的封闭表达式。对于多天线接收系统，我们提出了一种新的检验统计量，并推导出了最优检测器。提出了实用的定时同步算法，并分析了系统参数对系统性能的影响。最后，大量的数值结果被提供来验证所提出的收发器设计可以改善系统的误码率（BER）性能和工作范围显着，并实现更高的数据率，相比于传统的设计。
2017-04-10 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
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
Symbol Detection in Multi-channel Multi-tag Ambient Backscatter Communication Under IQ Imbalance
Shaanxi Key Laboratory of Information Communication Network and Security, Xi’an University of Posts & Telecommunications（西安邮电大学）；Interdisciplinary Research Center for Communication Systems and Sensing (IRC-CSS), Department of Electrical Engineering, King Fahd University of Petroleum & Minerals (KFUPM)（阿卜杜拉国王科技大学）
研究多通道多标签环境反向散射通信中因I/Q失衡导致的镜像通道互扰问题，提出结合I/Q失衡参数的新型符号检测模型，并推导出近优检测阈值以降低误码率。
2025-11-11 cs.IT 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
Ambient Backscatter Communication Assisted by Fluid Reconfigurable Intelligent Surfaces
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
Secrecy Performance Analysis of RIS Assisted Ambient Backscatter Communication Networks
针对RIS辅助AmBC网络，推导保密中断概率闭式解，揭示分集阶数特性，并分析吞吐量与能量效率，证明其优于传统AmBC且存在最优RIS元素数。
2024-03-17 cs.IT eess.SP 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
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
Ambient Backscatter-Assisted Wireless-Powered Relaying
物联网（IoT）的特点是在大量无处不在的部署和能量受限的电子设备之间进行低功率通信，例如，传感器和执行器。为了应对这一需求，无线供电的协作中继成为一种有前途的通信模式，以扩展数据传输覆盖范围并解决物联网设备的能源短缺问题。在本文中，我们提出了一种新的混合中继策略相结合的无线供电的通信和环境后向散射功能，以提高数据传输的适用性和性能。特别地，混合中继器可以从射频（RF）信号中收集能量并将该能量用于主动传输。可替代地，混合中继器可以选择执行入射RF信号的环境反向散射以用于无源传输。为了有效地利用周围的RF资源，我们设计了模式选择协议，以协调在有和没有瞬时信道增益的情况下的有源和无源中继。采用不同的模式选择协议，我们描述了一个双跳中继系统的成功概率和遍历容量的混合中继在现场的随机定位环境发射机。分析和数值计算结果表明了模式选择协议在混合中继适应网络环境方面的有效性，并揭示了系统参数对混合中继性能增益的影响。作为我们的分析框架，这是计算上容易处理的应用程序，我们制定优化问题的基础上导出的表达式，以优化系统参数与不同的目标。最优解在最大能量效率和目标成功概率之间进行权衡。
2021-02-02 cs.IT cs.NI math.IT
Ambient Backscatter Systems: Exact Average Bit Error Rate under Fading Channels
物联网（IoT）模式的成功依赖于开发节能通信技术，这些技术可以在数十亿电池供电的IoT设备之间实现信息交换。环境后向散射技术能够同时传输信息和能量，因此在低数据率要求的链路中，环境后向散射技术正迅速成为一种有吸引力的通信解决方案。在本文中，我们研究了信号检测和准确的比特出错率的特点，为环境后向散射系统。特别是，我们制定了一个二进制假设检验问题的接收机和分析系统性能下的三种检测技术：a）平均阈值（MT），b）最大似然阈值（MLT），和c）近似MLT。受物联网设备的能量受限性质的影响，我们对两种接收器类型进行了上述分析：i）可以准确跟踪信道状态信息（CSI）的接收器，以及ii）不能准确跟踪信道状态信息的接收器。将本工作与现有技术区分开的分析的两个主要特征是平均接收信号能量的精确条件密度函数的表征，以及用于该设置的精确平均比特出错率（BER）的表征。关键的挑战在于处理两个假设的信道增益之间的相关性，用于推导BER分析所需的幅度平方信道增益的联合概率分布。
2018-04-25 cs.IT cs.NI math.IT
Performance Analysis of Ambient RF Energy Harvesting: A Stochastic Geometry Approach
环境RF（射频）能量收集技术最近被提出作为为无线设备提供主动能量补充的潜在解决方案。本文的目的是分析无电池的无线传感器供电的环境射频能量收集使用随机几何方法的性能。具体而言，我们考虑一个随机网络模型，其中周围的RF源分布作为一个Ginibre $α$ -determinantal点过程，恢复泊松点过程时，阿尔法？接近于零。我们描述了期望的射频能量收集率。我们还进行了最坏情况下的研究，得出了电源中断和传输中断概率的上界。数值结果表明，我们的上界是准确的，并取得更好的性能时，环境源的分布表现出更强的排斥。
2014-08-07 cs.IT math.IT
An Efficient Ratio Detector for Ambient Backscatter Communication
环境反向散射通信（AmBC）利用现有的环境射频（RF）环境来实现与无电池设备的通信。AmBC系统的一个关键挑战是信号恢复，因为传输的信息比特嵌入在环境RF信号中，并且这些是未知和不可控的。为了解决这个问题，大多数现有的方法使用基于平均的能量检测器，因此数据速率低，并且存在错误平层。在这里，我们提出了一种新的检测策略的基础上从多天线阅读器接收到的信号之间的比率。使用该比率的优点在于，环境RF信号直接从嵌入信号中去除而不进行平均，因此它可以增加数据速率并避免错误平层。与使用两个Reader天线之间的信号的幅度比的原始比率检测器不同，在我们提出的方法中，我们利用复比率，以便保留相位信息，并提出一个精确的线性信道模型近似。这允许应用现有的线性检测技术，从该技术中我们可以获得最小距离检测器和误比特率（BER）的封闭形式的表达式。此外，还可以包括平均、编码和交织以进一步增强BER。结果也是通用的，允许在该方法中使用任何数量的读取器天线。数值结果表明，该方法的性能优于基于能量检测和原始比值检测器的方法。
2022-10-18 cs.IT eess.SP math.IT
Signal Detection in Ambient Backscatter Systems: Fundamentals, Methods, and Trends
本文综述环境背散射通信（AmBC）网络中的信号检测基础、挑战与方法，分析各类检测器优劣及强干扰链路影响，为IoT与无线通信研究者提供参考。
2023-12-06 cs.IT eess.SP math.IT
Hardware Impaired Ambient Backscatter NOMA Systems: Reliability and Security
非正交多址（NOMA）和环境反向散射通信由于其高频谱效率和能量效率而被设想为物联网的两种有前途的技术。出于这一事实，我们认为一个环境的后向散射NOMA系统中存在的恶意窃听。在存在剩余硬件损伤（RHI）、信道估计误差（CEE）和不完美连续干扰消除（ipSIC）的假设下，从可靠性和安全性两个方面研究了环境后向散射NOMA系统的物理层安全性（PLS）.为了进一步提高所考虑的系统的安全性，提出了一种人工噪声方案，其中射频（RF）源作为一个干扰机，将干扰信号发送到合法的接收器和窃听器。在此基础上，推导了中断概率（OP）和截获概率（IP）的解析表达式。为了获得更多的见解，在高信噪比（SNR）的制度进行的渐近分析和多样性的订单，以及IP在高主窃听比（MER）区域的渐近行为进行了探索。数值结果表明：1）RHI、CEE和ipSIC对OP有负影响，而对IP有正影响; 2）与CEE相比，RHI对系统可靠性和安全性的影响更为严重; 3）可靠性和安全性之间存在一个折衷，可以通过降低人工噪声的功率系数或增加读写器的干扰因子来优化这个折衷; 4）由于CEE和反射系数，OP存在误差平层; 5）随着MER变大，RtR f的安全性提高，而T的安全性降低。
2020-08-13 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
Explainable Deep Learning for Secrecy Energy-Efficiency Maximization in Ambient Backscatter Multi-User NOMA Systems
IEMN, UMR CNRS 8520, University of Lille（里尔大学）
本文提出基于深度学习和优化算法的可解释方法，用于提升环境反向散射多用户NOMA系统的保密能量效率。
2025-11-25 cs.IT 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
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
Ambient backscatters-friendly 5G networks: creating hot spots for tags and good spots for readers
在本文中，我们提出了一种环境后向散射友好的5G网络，该网络为标签创建了大功率位置（热点），为读者创建了良好的接收位置（安静点或相干点）。5G网络的大规模多输入多输出（M-MIMO）天线和波束成形能力如下使用。在第一步中，使用训练设备（与标签和读取器分离）来发送导频并训练5G网络以在标记的位置上执行聚焦和/或调零。在第二步骤中，将标签和读取器定位到标记的位置上。利用了M-MIMO波束成形对环境中的轻微变化的鲁棒性。我们的初步仿真结果，在多径传播信道环境中，显示，创建一个热点的标签上提高了标签阅读器的范围，但检测的概率较低。在标签上创建热点，同时在阅读器上创建良好的接收点，以99%的检测概率提高了标签阅读器的范围。该研究还表明，波束成形不会降低传统5G通信的性能。
2020-02-03 cs.IT eess.SP math.IT
Backscatter Multiplicative Multiple-Access Systems: Fundamental Limits and Practical Design
本文提出环境反向散射场景下的乘法多址信道（M-MAC）模型，分析其可达速率域优于传统时分多址，并研究不同调制与同步场景的误码率，为系统设计提供支撑。
2017-11-29 cs.IT math.IT
Deep Transfer Learning for Signal Detection in Ambient Backscatter Communications
标签信号检测是环境背向散射通信系统的关键任务之一。然而，获得完美的信道状态信息（CSI）是具有挑战性的并且成本高昂，这使得AmBC系统遭受高误比特率（BER）。为了消除对信道估计的需求并提高系统性能，本文采用深度迁移学习（DTL）方法隐式提取信道特征并直接恢复标签符号。为此，我们开发了一个DTL检测框架，它包括离线学习，迁移学习和在线检测。具体而言，基于最小错误概率（MEP）准则推导出基于DTL的似然比检验（DTL-LRT）。作为开发框架的实现，我们然后应用卷积神经网络（CNN）来智能地探索样本协方差矩阵的特征，这有助于设计基于CNN的标签信号检测算法。该方法充分利用了CNN在矩阵构造中提取数据特征的强大能力，能够进一步提高系统性能。此外，一个渐近显式表达式也推导出所提出的基于CNN的方法的特性时，样本数是足够大的。最后，大量的仿真结果表明，所提出的方法的误码率性能与理想信道状态下的最优检测方法相当。
2020-11-13 cs.IT eess.SP math.IT
Improved Energy-Based Signal Detection for Ambient Backscatter Communications
针对AmBC中信道与RF源参数未知导致TED性能下降的问题，提出JCED与IED，并在McLeish广义噪声下证明其检测概率和BER显著优于传统方法。
2024-06-12 cs.IT eess.SP 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
The Channel Between Randomly Oriented Dipoles: Statistics and Outage in the Near and Far Field
我们考虑一类无线链路的传播特性描述的偶极子模型。这包括偶极天线之间的自由空间链路和线圈之间的磁感应链路，具有重要的通信和电力传输应用。偶极模型将信道系数描述为链路距离和天线方向的函数。在许多使用情况下，方向是随机的，导致随机衰落信道。本文提出了一种封闭形式的描述的信道统计和中断性能的情况下，i.i.d.在3D空间中均匀分布的天线取向。对于主动传输后在AWGN中的接收，我们表明，高SNR中断概率在近场或远场区域中像$p_\mathrm{e} \propto \mathrm{SNR}^{-1/2}$一样缩放，即分集指数仅为1/2（即使是反向散射或负载调制的1/4）。由于极化分集的存在，分集指数在近远场转换中提高到1。对输电效率和停电容量进行了类比说明。
2021-02-23 cs.IT math.IT
