用于频率灵活的OFDM反向散射网络的星座图映射

《IEEE Transactions on Networking》：Constellation Mapping for Frequency-Agile OFDM Backscatter Network

FaB系统通过灵活切换Sub-6GHz频段的OFDM信号实现高效反射通信，兼容Wi-Fi和LTE等主流标准，解决传统系统频带受限问题，原型验证显示多频段调制精度达10mV且误码率低于-15dB。

　　

摘要：

本文介绍了一种名为FaB的频率自适应反向散射系统，该系统可以根据需要利用不同频段上的OFDM信号作为反向散射通信的载波。与那些专为特定频段设计的现有反向散射系统相比，频率自适应反向散射具有两个关键优势：i) 它可以利用更广泛的频段中的“免费资源”来提高传输效率；ii) 它可以与主流无线通信标准兼容，从而适用于异构无线网络。基于这两个特点，FaB的电路可以无需任何修改即可应用于各种类型反向散射通信节点，显著降低设计和部署成本。为了证明我们设计的有效性，我们实现了一个FaB的PCB原型，并展示了其利用OFDM Wi-Fi和LTE信号作为载波波的能力。我们的广泛现场研究表明，FaB的多频段调制器能够在6GHz以下的任何频段产生小于-15dB的误差矢量幅度，精度达到10mV。

引言

由于Wi-Fi [1]、[2]、[3]、[4]、[5]、[6]、[7]和LTE [8]提供的接近零功耗以及丰富的激励信号，环境正交频分复用（OFDM）反向散射技术受到了广泛关注。在实际场景中，这些环境OFDM信号分布在不同的频段中。尽管如此，大多数现有的OFDM反向散射系统的应用范围有限，通常是为特定频段量身定制的，缺乏实现多种应用所需的灵活性。例如，为室内Wi-Fi环境设计的标签在室外可能无效，因为它们无法支持蜂窝网络频段。此外，Wi-Fi反向散射中使用的解调方法与LTE反向散射不兼容，反之亦然。值得注意的是，某些应用（如涉及可穿戴设备[9]、[10]的应用）受到特定无线环境的限制。为每种不同场景定制标签不可避免地会增加部署成本。图1直观地展示了现有OFDM反向散射技术的受限工作频段，表明由于当前OFDM反向散射系统固有的严格设计限制，超过36%的可用带宽被未充分利用。图1。

Wi-Fi和4G/5G频道广泛分布在Sub-6GHz频段内。虽然现有的反向散射技术只能使用有限的频谱资源，但FaB利用Sub-6GHz的激励信号实现了无处不在的连接。