1.一种基于环境反向散射的多反射设备联合定位与通信方法,包括环境射频源、L个反射设备、一个有M根天线的接收机,反射设备的编号为l=0,1,...L‑1,接收机坐标为(xr,yr),M≥L+1;其特征在于,所述联合定位与通信方法包括以下步骤:S1、环境射频源发射射频源信号,反射设备对环境射频源信号进行反向散射,其中,反射设备的波形设计方法为:
假设反射设备符号周期是OFDM射频源符号周期的K倍,每个反射设备发出的二元信息用Bl(m)表示,Bl(m)=±1,当传输码片中的某一个符号B(m)=‑1时,在对应的第k个OFDM符号周期内,设计如下的反射设备波形:其中,Nc是OFDM射频源符号的循环前缀的长度,N是数据部分长度,N+Nc构成了一个完整的OFDM符号的长度,k=1,...K代表在同一个反射设备符号周期内的OFDM射频源符号的序号;
当传输码片的某一个符号B(m)=1时,反射设备波形恒定为1;
S2、接收机接收信号,进行DOA估计,估计得到直射链路信号和多个反向散射信号的到达角θd和θL=[θ0,θ1,θ2,...,θl,...θL‑1];
S3、对所有估计出来的到达角的信号各执行一次空域滤波,每一次空域滤波时,设计权向量进行波束成形,处理接收的信号,只保留一个角度的信号,抑制其他方向信号的功率,获得所有到达角对应的方向信号;
S4、计算空域滤波后的信号z(n)的功率,设信号有N个采样点,则信号的功率Pz计算方法为:
S5、获得所有到达角的方向信号对应的功率以后,根据反向散射信号相比较于直射链路信号会经历两次衰落的特性,区分出直射信号功率 和反射信号功率 通过直射信号功率 计算射频源到接收机的距离df:其中,n代表该环境的衰减系数,β是一个常数,由载波频率和环境决定,n和β均可在实际测量中获得,ps为发射功率;
其余的信号为反射链路信号,通过功率估计射频源到反射设备距离和反射设备到接收机距离的乘积D:
其中, 为环境射频源到第l个反射设备的距离, 为第l个反射设备到接收机的距离,αl为第l个反射设备的反射系数;
S6、通过几何原理估计反射设备到接收机的距离,具体为根据三角形的余弦定理建立如下方程:
其中,Δθ为直射径和反射径之间的夹角,Δθ=|θd‑θl|,通过方程解得 和S7、利用反向散射信号到达角信息θl和反射设备到接收机的距离信息 计算反射设备的坐标(xl,yl):
实现定位;
S8、解调出反射信号的信息:
假设K=1,即反射设备波形c(n)的一个周期的持续时长和一个OFDM符号持续时长相同,同时忽略噪声,在一个OFDM符号周期内,建立:其中,Lh是信道的时延扩展,代表被码间串扰污染的样点数,将这些样点丢弃;则有:
2 2
u(m)=|Kl||s(n)|B(m)其中, 是一个常数,pl=1,s(n)是射频源信号,解调时对B(m)判决法则如下:
从而恢复出反射设备传输的码元;
S9、使用已知的导频序列与解码后的反射信号的导频部分进行相关运算,当解调后的信号与某个已知导频序列进行相关运算得到的结果最大时,即确定信号与已知导频的对应关系,因此在传输信息的同时,判断出该信号属于哪一个反射设备。