反向散射通信系统的制作方法

1.本公开总体上涉及反向散射通信。


背景技术：

2.反向散射设备（诸如，rf标识（rfid）标签）反射发射器的射频（rf）信号。即使反向散射设备不是所意图目标，反向散射设备也可以反射接收到的rf信号。反向散射设备易受链路故障（诸如，不反射弱的rf信号）所影响。


技术实现要素：

3.根据另一个实施例，公开了一种反向散射通信系统。所述系统可以包括反向散射节点，包括：天线电路；以及耦合到天线电路的唤醒电路，唤醒电路包括：耦合到天线电路的包络检测电路，包络检测电路可选地可以从接收自发射器的rf信号中提取消息信号；耦合到包络检测电路的模式相关电路；以及接收器电路，其耦合到模式相关电路并且被配置成从所述rf信号（例如，消息信号）接收消息数据，其中模式相关电路被配置成标识所述rf信号内的至少一个预定义波形。并且响应于所述标识而启用接收器电路。
4.根据另一个实施例，公开了一种方法，所述方法可以包括：在反向散射节点处接收包括来自发射器或接收器的唤醒消息的射频（rf）信号；以及响应于接收到所述唤醒消息，从低功率模式改变到活动模式，其中所述唤醒消息包括预定义波形。
5.根据另一个实施例，公开了一种非暂时性计算机可读介质。所述介质可以包括存储在其上的多个指令，所述多个指令包括：在反向散射节点处接收包括来自发射器或接收器的唤醒消息的射频（rf）信号；以及响应于接收到所述唤醒消息，从低功率模式改变到活动模式，其中所述唤醒消息包括预定义波形。
附图说明
6.图1是图示了包括发射器、接收器和至少一个反向散射节点的反向散射通信系统的示例环境的示意图。
7.图2是图示了发射器、接收器和一个反向散射节点的示例的电子示意图。
8.图3是图示了包括天线电路、唤醒电路、控制器电路和反向散射电路的反向散射节点的示例的电子示意图。
9.图4图示了唤醒电路的非限制性示例的功能框图。
10.图5图示了反向散射电路的非限制性示例的功能框图。
11.图6图示了发射器、接收器和反向散射节点之间的无线通信的示意图。
12.图7图示了发射器、接收器和反向散射节点之间无线通信的另一个示意图——图示了更新由反向散射通信系统使用的链路参数集合。
13.图8是图示了使用智能策略和探索策略的过程的流程图。
14.图9是图示了图8中所示的过程的实施例的流程图。
15.图10是图示了反向散射通信系统的另一个示例环境的示意图。
16.图11是图示了反向散射通信系统的另一个示例环境的示意图。
17.图12是图示了反向散射通信系统的另一个示例环境的示意图。
具体实施方式
18.本文中描述了本公开的实施例。然而，应理解的是，所公开的实施例仅仅是示例，并且其他实施例可以采取各种和替代的形式。各图不一定是按比例的；一些特征可以被放大或缩小以示出特定组件的细节。因此，本文中公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制性的，而仅仅是作为用于教导本领域技术人员以各种方式来采用实施例的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解的，参考任一图所图示和描述的各种特征可以与一个或多个其他图中图示的特征相组合，以产生未被明确图示或描述的实施例。所图示的特征的组合提供了典型应用的代表性实施例。然而，对于特定的应用或实现方式，可能期望与本公开的教导一致的特征的各种组合和修改。
19.现在转到图1，其中相似的附图标记指示相似或类似的功能或特征，示出了反向散射通信系统10，其包括发射器12、接收器14和一个或多个反向散射节点20（此后，这里通过示例的方式来示出“节点”和若干个）。系统10可以通过准许各种器具（utensil）和设备进行通信来改善用户体验——例如，可以向用户（未示出）通知在炉子上烹饪的物品可能正在达到预定义温度，或者向用户通知炉子上的内容物处于预定温度的持续时间或者已经完成了预定温度轮廓线（temperature profile）。这可以最小化使食物过热或烹饪过度。如将在下面更详细地解释的，发射器12可以向接收器14无线地发射承载消息的射频（rf）信号，并且使用该信号，器具和设备处的节点20可以向接收器14报告对于该器具/设备唯一的数据。当在（一个或多个）节点20处接收到时，相应节点20可以基于rf信号的特性（例如，包括在rf信号情况下的预定义波形的存在（例如，rf信号内指示rf信号与节点20相关的模式））来确定是否唤醒（例如，从低功率模式到活动模式）。在一些示例中，节点20可以切换到活动模式，而不管rf信号是相对弱还是相对强。此外，当节点20唤醒时，节点20可以使用多个链路参数与接收器14进行无线通信（例如，使用由发射器12发送的rf信号的能量）。系统10可以执行一个或多个策略，这些策略在统计上确定和优化系统10使用哪个链路参数集合。这种优化可以改善（例如，发射器12与节点20之间和/或节点20与接收器14之间的）通信成功的可能性。反向散射通信系统10的其他新颖方面也将在下面描述。
20.根据所图示的（厨房）示例，发射器12可以形成洗碗机电器22的电子器件的一部分，接收器14可以形成烤箱电器24的电子器件的一部分，并且节点20可以形成茶壶26、烹饪锅28、菜刀30或其他合适厨房工具或器具的一部分。这里，洗碗机和烤箱电器22、24可以耦合到住宅、商业、工业等交流（ac）电源——例如诸如墙壁插座（未示出），而茶壶26、烹饪锅28和刀30可以不利用ac功率。虽然一些节点20可以使用直流（dc）电池功率（未示出任何这种内容），但是诸如茶壶26、烹饪锅28和刀30之类的其他节点20可以在没有电力的情况下运作。此外，虽然该示例描述了连接到ac功率的发射器12和接收器14，但是它们可以取而代之地耦合到dc电池功率等。在该示例中，系统10被体现为物联网（iot）连接的厨房，但是如从下面的描述中将清楚的，这仅仅是示例；其他实施例是可能的（并且下面阐述了几个附加的非限制性实现方式）。
21.如图2中示意性地示出，发射器12可以是短距离无线通信（srwc）发射器，并且可以包括发射电路40、振荡器42和天线电路44。srwc可以指代小于150米（m）的无线通信距离；在其他示例中，srwc可以指代小于500米或者甚至小于1000米的无线通信距离；在其他示例中，srwc可以指代小于5000米的无线通信距离。发射电路40除了其他事物之外还可以包括处理器46、存储器48、时钟50和射频（rf）电路52。
22.处理器46可以是控制发射器12的无线发射的任何合适的设备。处理器46可以被编程为处理和/或执行数字指令以实行本文中描述的至少一些任务。处理器46的非限制性示例包括以下各项中的一个或多个：微处理器、微控制器或控制器、专用集成电路（asic）、现场可编程门阵列（fpga）、包括被布置成执行预定任务或指令的分立数字和/或模拟电子组件的一个或多个电路等——仅举几例。在至少一个示例中，处理器46从存储器48读取和/或执行多个指令集，该指令集可以体现为存储在非暂时性计算机可读存储介质（例如，诸如存储器48）上的计算机程序产品。可执行指令可以涉及控制发射、维持与预定无线协议的一致性、通过rf发射信号来发送数据、将数据封装在载波信号中、发射可以由节点20可识别的预定义波形等。在下面的（一个或多个）过程中描述并且在附图中图示了指令的一些非限制性示例。除非另行声明，否则这些和其他指令可以以任何合适的顺序执行。下面描述的指令和示例过程仅仅是实施例，并且不意图是限制性的。
23.存储器48可以包括易失性和/或非易失性存储器设备。非易失性存储器设备可以包括任何非暂时性计算机可用或计算机可读介质、存储设备、存储物品等，其包括持久性存储器（例如，非易失性）。非易失性存储器设备的非限制性示例包括：只读存储器（rom）、可擦除可编程只读存储器（eprom）、电可擦除可编程只读存储器（eeprom）、光盘、磁盘（例如，诸如硬盘驱动器、软盘、磁带等）、固态存储器（例如，浮栅金属氧化物半导体场效应晶体管（mosfet）、闪速存储器（例如，nand闪存、固态驱动器等）、以及甚至一些类型的随机存取存储器（ram）（例如，诸如铁电ram）。根据一个示例，非易失性存储器设备可以存储一个或多个指令集，所述指令集可以体现为软件、固件或可由处理器46执行的其他合适的编程指令——包括但不限于本文中阐述的指令示例。
24.易失性存储器设备可以包括任何非暂时性的计算机可用或计算机可读介质、存储设备、存储物品等，其包括非持久性存储器（例如，其可能需要功率来维持所存储的信息）。易失性存储器的非限制性示例包括：通用随机存取存储器（ram）、静态ram（sram）、动态ram（dram）等。
25.时钟50可以包括维持时钟信号的任何合适的设备。例如，根据非限制性示例，时钟50可以提供48兆赫兹（mhz）信号；当然，其他示例是可能的。
26.rf电路52可以包括使能实现发射的任何合适的放大器、滤波器、天线等。此外，在由（一个或多个）处理器控制时，rf电路52可以混合载波信号和消息信号（从而结果产生rf信号），放大rf信号，并且将该rf信号提供给天线电路44以进行发射。
27.振荡器42可以包括用于频率生成的任何合适的晶体。例如，根据非限制性示例，振荡器50可以是24 mhz石英晶体；当然，其他示例是可能的。
28.天线电路44可以包括适合于进行发射以及一个或多个期望频率的一个或多个天线。根据至少一个示例，天线电路包括至少两个天线（例如，第一天线44a和第二天线44b）。在至少一个示例中，第一天线44a定向在三个平面中的两个平面（例如，x
‑
z平面）中，而第二
天线44b定向在两个不同的平面（例如，y
‑
z平面）中。此外，天线44a、44b也可以彼此隔开（例如，发射器12的两个部分，但是在彼此的几厘米（cm）内）。通过具有带有不同定向的天线可以改善反向散射通信（例如，其成功率，如下所讨论）。应当领会的是，rf电路52、振荡器42和天线电路44可以被协调和布置成利用任何合期望的（一个或多个）无线协议。根据一个非限制性示例，发射器12被配置成利用以下各项中的一个或多个：蓝牙低能量（ble）协议、zigbee协议、z波协议、线程协议、wi
‑
fi协议等。取而代之地，可以使用其他配置和/或协议。
29.图2还图示了接收器14。接收器14可以是srwc接收器，并且除了其他事物之外还可以包括接收器电路56和天线电路58。接收器电路56可以包括任何合适的硬件组件，诸如处理器60、存储器62、前置放大器电路64（其包括滤波器、运算放大器等）等等。处理器60的硬件可以与处理器46类似或等同；然而，在一些示例中，处理器60可以执行与处理器46所执行的那些指令不同的一些指令。类似地，存储器62可以与存储器48类似或等同；然而，存储器62可以存储要由处理器60执行的至少一些不同的指令。例如，存储器62可以存储智能策略（其便于针对反向散射通信选择链路参数集合）或探索策略中的一个或多个，该探索策略使用随机的链路参数集合来改善成功通信的可能性，并且处理器60可以执行一个或多个指令来实行这些策略。图8
‑
9中示出了策略实现方式的示例，并且将在下面讨论的说明性过程中更详细地讨论这些示例。
30.天线电路58可以包括匹配为从发射器12接收rf信号的一个或多个天线。根据至少一个示例，天线电路58包括至少两个天线（例如，第一天线58a和第二天线58b）。类似于上面阐述的示例（例如，关于发射器12），第一天线58a可以定向在三个平面中的两个平面（例如，x
‑
z平面）中，而第二天线58b可以定向在两个不同的平面（例如，y
‑
z平面）中。此外，如上所描述，天线58a、58b也可以彼此隔开（例如，在彼此的几cm内）。
31.在图1
‑
2中，发射器12和接收器14被示出为分离的设备，例如，其中接收器14位于不同于发射器12（例如，洗碗机电器22）的设备（例如，烤箱电器24）中。在其他示例中，接收器14和发射器12位于相同设备中（例如，两者都在洗碗机电器22中，或者两者都在烤箱电器24中——例如被配置成收发器）。在至少一个示例中，发射器12是收发器（例如，发射器和接收器两者），和/或接收器14是收发器（例如，发射器和接收器两者）。因此，在至少一些示例中，发射器12可以在发射模式和/或接收模式下操作。类似地，在至少一些示例中，接收器14可以在发射模式和/或接收模式下操作。
32.图2
‑
3图示了反向散射节点20的说明性示例。反向散射节点20除了其他事物之外还可以包括天线电路70、唤醒电路72、控制器电路74和反向散射电路76。不是所有的电路70
‑
76都是必需的；例如，在其他实施例中，可以采用电路70
‑
76中的两个或更多个的各种组合。图示仅仅是可以使用的硬件和布置的一个示例；在其他示例中可以采用其他等效的硬件。
33.天线电路70可以包括一个或多个天线80（在一个示例中，电路70包括一个天线）、开关电路82和匹配网络84。（一个或多个）天线80可以适合于要使用的期望频率，并且可以根据任何合适的配置来布置。应当领会的是，承载节点20的设备可以是便携式的，并且用户可以改变其（例如在厨房内的）位置和/或其相对于发射器12的天线44a、44b和/或接收器14的天线58a、58b的相对定向。因此，预期的是，天线80可以取决于在发射中使用天线44a、44b中的哪一个而具有更好的rf信号接收，并且随后，可以取决于在接收中使用天线58a、58b中
的哪一个而以更高的质量接收来自节点20的反向散射通信，如下面更多地解释的。
34.根据一个示例，开关电路82可以包括耦合在天线80与匹配网络84之间的第一开关86、以及耦合在天线80与对应阻抗值（例如z1、z2、z3……
z
n
）之间的多个阻抗匹配开关881、882、883、88
n
，其中阻抗值（z1、z2、z3……
z
n
）耦合在阻抗匹配开关881‑
88
n
与地104之间（其中“n”可以是任何合适的量）。此外，阻抗值（z1、z2、z3……
z
n
）可以是任何合适的值。如下面所描述的，开关电路82可以由反向散射电路76来控制。
35.匹配网络84可以是任何合适的电子硬件，其通过对源（例如，发射器12的rf信号）与负载（例如，其余电路72
‑
76）之间的阻抗关系进行变换来使能实现恰当的匹配。例如，它可以被设计成将基本上所有功率传送到负载，同时呈现等于源的输出阻抗（例如，天线电路44的输出阻抗）的复共轭的输入阻抗。匹配网络的其他方面在本领域中是已知的。匹配网络可以耦合在唤醒电路72与第一开关86之间。
36.唤醒电路72可以包括耦合到模式相关电路92和数据解码器电路94的包络检测电路90，其中模式相关电路92耦合在包络检测电路90与数据解码器电路94之间。图4图示了唤醒电路72的非限制性示例的功能框图，其中来自天线电路70的rf信号被馈送通过包络检测电路90、模式相关电路92和数据解码器电路94，并且此后被馈送到控制器电路74上。图3和4图示了包络检测电路90可以包括耦合到低通滤波器98的整流器96（图3
‑
4）。包络检测电路90可以被配置成从来自发射器12的发射（例如，从rf信号）中提取消息信号（例如，高频信号）。
37.示出了整流器96的非限制性示例。这里，整流器96可以包括第一节点100（耦合到匹配网络84）、耦合在地104与第一节点100之间的第一（齐纳）二极管d1、第二节点106、以及耦合在第一与第二节点100、106之间的第二（齐纳）二极管d2。其他整流器布置（具有任何合适的组件）也是可能的。
38.低通滤波器（lpf）98可以包括耦合在第二节点106与地104之间的累积电容器c、以及耦合在第二节点106与地104之间的非线性电阻器r
nl
。非线性电阻器r
nl
可以包括耦合在第二节点106与地104之间的电阻器r1、以及一个或多个二极管
‑
电阻器对（d3
‑
r2和d4
‑
r3），每个二极管
‑
电阻器对耦合在第二节点106与地104之间。例如，在图3中，在第二节点106与地之间示出了两个二极管
‑
电阻器对，其中每个二极管
‑
电阻器对包括与电阻器串联的二极管（例如，与r2串联的d3以及与r3串联的d4）。可以选择电容器c、电阻器r1、r2、r3和二极管d3、d4的值，使得转折频率（corner frequency）与输入信号水平（例如，在第二节点106处）成比例。上面的lpf 98仅仅是示例，并且可以取而代之地使用其他布置（包括其他非线性电阻器布置）。
39.在操作中，包络检测电路90可以从rf信号中提取期望的高频信号。在存在rf信号的情况下，电容器c被充电（并且第二节点106处的电压上升），并且在没有rf信号的情况下，电容器c的电荷被放电。包络检测电路90可以提取期望的高频信号，而不管rf信号是否大于第一预定阈值或者rf信号是否小于第二预定阈值。应当领会的是，如果代替于非线性电阻器r
nl
使用线性电阻器，则在强rf信号期间，将需要线性电阻器相对小（例如，足够小以在放电循环内对电容器c进行放电；例如，其可以小至4
µ
s），并且在弱rf信号期间，将需要线性电阻器相对大（例如，足够大以准许第二节点106处的电压在充电循环期间上升；例如，其也可以小至4
µ
s）。因此，代替于并联的单个线性电阻器和电容器c，可以使用非线性电阻器r
nl
。并
且所图示的实现方式对于rf信号是相对弱还是相对强是不敏感的，并且在两种场景中以及在其间都是可操作的。
40.模式相关电路92可以包括电路电子器件，该电路电子器件针对前导位（preamble bit）和数据模式（例如，位序列）来解析传入信号数据。根据一个示例，当标识了数据模式时并且当确定了定时匹配（例如，单个位的持续时间与预定持续时间匹配）时，模式相关电路92可以向数据解码器电路94和/或控制器电路74提供使能信号。根据几个非限制性示例，唤醒协议可以包括单模式检测（例如，16位模式或32位模式）或双模式检测（例如，16位模式或32位模式）。
41.数据解码器电路94可以是被配置成解码所提取的信号的任何电路电子器件。可以采用曼彻斯特解码器；然而，也可以使用其他示例。数据解码器电路94的输出可以被提供给控制器电路74。奥地利微系统（austriamicrosystem）as3933接收器采用模式相关和数据解码器电路92、94的非限制性示例；然而，取而代之地，可以使用其他示例。
42.控制器电路74可以包括处理器110和存储器112。处理器110的硬件可以与处理器46类似或等同；然而，处理器110可以执行不同的指令。类似地，存储器112可以与存储器48类似或等同；然而，存储器112可以存储可由处理器执行的不同指令。例如，当唤醒电路72确定rf信号包括指示了反向散射节点20应当从低功率模式改变到活动模式的信号模式（例如，如下所描述，该模式可以包括预定义波形）时，控制器电路74可以致动（例如，启用）反向散射电路76。
43.在至少一个示例中，控制器电路74可以耦合到传感器s。传感器s可以提供与反向散射节点20所耦合到的设备有关的数据。例如，继续图1中所示的示例，传感器s可以是温度传感器、压力传感器、或提供关于茶壶26、烹饪锅28或刀30的信息的其他数据传感器。如下所讨论，反向散射节点20可以发送包括该传感器数据的反向散射发射。
44.现在转到图3和5，描述了反向散射电路76。图5图示了反向散射电路76的非限制性示例的功能框图，并且图3图示了该电路的组件的非限制性布置的示例。例如，图5图示了控制器电路74可以耦合到（反向散射电路76的）通信接口功能114和时钟生成功能116。通信接口和时钟生成功能114、116两者可以向分组生成功能118提供输入，并且分组生成功能118可以向基带调制功能120（其调制消息数据并且还表现出与通信接口功能114的双边通信）输出消息数据。最终，基带调制功能120可以向天线电路70输出反向散射信号。功能114
‑
120中的每一个可以利用电子硬件；在一些示例中，也可以使用软件。
45.图3图示了时钟生成功能116可以体现为耦合到控制器电路74的时钟122（例如，12兆赫兹（mhz））；时钟122可以针对反向散射节点20的其他功能提供时钟信号（此外，12 mhz仅仅是示例）。可以使用处理器124——例如体现为现场可编程门阵列（例如，fpga 124）——来执行通信接口、分组生成和基带调制功能114、118、120。例如，fpga 124可以被配置成生成有效分组（例如，基于ble标准的ble编码或未编码物理层（phy）分组、根据另一个协议的编码或未编码分组等）。在至少一个示例中，有效分组的分组数据包括来自传感器s的传感器数据。此外，fpga 124可以基于有效分组的位来生成调制波形（诸如，频移键控（fsk）调制波形）。例如，fpga 124可以将时钟122的输出划分成两个不同的数字126、128，使得频率分隔满足ble标准要求。根据一个非限制性示例，数字126是12（例如，时钟
÷
12），并且数字128是
¾
（例如，时钟
÷¾
）。数字126、128可以基于协议实现方式而不同。
46.在操作中，发射器12、接收器14和（一个或多个）节点20合期望地在频率和时间上对准。例如，发射器12可以以中心频率（f
tx
）来发出rf信号（例如，激励信号），（一个或多个）节点20可以使用与该发射匹配的阻抗来接收激励信号，（一个或多个）节点20可以确定反向散射通信，（一个或多个）节点20可以使用开关电路82（改变到不同的阻抗）来发射反向散射通信并且以反向散射中心频率（f
bs
）进行发射，并且接收器14可以以频率（f
tx
±
f
bs
）来接收rf信号和反向散射通信（例如，反向散射信号）两者。
47.随后的过程可以分离地使用、或者以与彼此的任何组合来使用。图6图示了过程600（包括框605
‑
645）和过程600'（包括框605
‑
680），并且通过过程600和过程600'，节点20可以与发射器12的发射对准——例如即单对准模式和周期性对准模式。在过程600中，为了处于单对准模式，发射器12和接收器14（在框605、610中）可以交换通信设置（例如，发射器12可以发送设置，并且接收器14可以确认）。这些设置可以包括多个链路参数（例如，本文中也被称为反向散射参数或发射参数）。这些链路参数的非限制性示例包括：多个射频（rf）激励频率之一（例如，在ble配置中，75个激励频率（例如，也被称为信道）之一）（例如，f
tx
）、对应的rf激励功率、反向散射节点的对应调制中心频率（例如，f
bs
）（这可以是激励频率的单边带（ssb）；因此，f
bs
可以取决于f
tx
）、唤醒源标识符（例如，指示发射器12或接收器14中的哪一个正在发射模式下操作的标识符）、反向散射发射延迟间隔、发射器天线选择（例如，指示发射器12正在使用多个天线44a、44b中的哪一个的标识符）、接收器天线选择（例如，指示接收器14正在使用多个天线58a、58b中的哪一个的标识符）、以及反向散射节点天线（例如，天线80的标识符）。此后（在框615、620中），发射器12或接收器14中的至少一个可以提供可选的rf信号来唤醒节点20——例如，如上所描述，这可以包括预定义波形（例如，包括0和1的预定序列——例如，格式化为幅度或频率调制等）。作为响应，节点20可以检测预定义波形——例如，不管rf信号是相对弱还是相对强，如上所讨论，并且响应于该检测，节点20可以从低功率模式改变到活动模式（例如，使用更高的功率）（框625）。更特别地，在从低功率模式切换到活动模式之前，节点20可以暂停（630）预定持续时间（t
暂停
）。在持续时间（t
暂停
）之后，（在框635中）发射器12可以使用频率（f
tx
）向接收器14发射rf信号，由于节点20的接近度，该rf信号无线地激励节点20，从而使其发射反向散射通信（框640）（例如，以频率f
bs
）。在一些示例中，框640进一步可以包括预定义波形（例如，在头文件中），使得节点20可以知道发送反向散射通信（然而，对预定义波形的该附加接收不是必需的）。来自节点20的该反向散射通信（例如，包括分组数据）、例如连同来自发射器12的rf信号可以由接收器14接收（框645），例如因此，接收器14可以接收f
tx
±
f
bs
。该单对准过程此后可以结束。或者在一些示例中，可以再次重复过程600。
48.在过程600'——周期性对准模式中，发射器12、接收器14和节点20也可以执行框605
‑
645。因此，下面将不阐述对这些框的重新描述。
49.在过程600'中，预定持续时间（t
周期
）（650）可以跟随框645。更特别地，过程600'可以包括框655（从发射器12发送激励），跟随有框660（从节点20反向散射通信），跟随有框665（接收器14从节点20接收通信），跟随有另一个持续时间t
周期
（670）——其中框655、660和665可以分别与框635、640和645类似或等同。图6图示了任何合适量的迭代可以周期性地发生（例如，类似于框655
‑
670——例如，包括框675、框680和框685的最终序列，其中框675
‑
685可以分别与框635
‑
645类似或等同。
50.现在转到图7，图示了过程700，过程700提供了使用控制闭环来更新链路参数集合的概述。该过程开始于（接收器14的）处理器60做出通信请求（框702）。该请求可以包括节点20的唯一标识符、发射模式下的rf信号的中心频率、rf激励功率、要由节点20使用的调制中心频率、唤醒源的标识符（例如，发射器12可以是源（或者接收器14可以是源——无论哪个更靠近节点20））、发射器12的所选天线（例如，44a、44b中的一个）、接收器14的所选天线（例如，58a、58b中的一个）、以及节点20的天线80。基于该请求，处理器60可以确定链路参数集合（框704）。然后，接收器14可以与发射器12共享这些当前链路参数（框706），并且发射器12接收这些链路参数（框708）。接下来，接收器14可以进入唤醒状态和/或等待状态（框710），并且发射器12可以发射进入唤醒状态和/或等待状态（框712）。[注意：例如，当发射器12发送唤醒信号时，则接收器14处于等待状态中；并且反之亦然。]在接收到时，例如一旦rf信号被提取（如先前所讨论的），节点20就可以执行模式检测以确定预定义波形是否存在于高频信号中（框714）。框714进一步可以包括确定高频信号（例如，唤醒信号）的接收信号强度。图7还图示了可能跟随的预定持续时间（t
暂停
）（716）。应当领会的是，（由发射器12或接收器14）提供给节点20的链路参数集合可以在唤醒消息中或在另一个消息中。此外，要使用哪个链路参数集合可以经由标识符（例如，多个标识符中的一个，多个标识符中的每一个被预定义为对应于链路参数集合）被传送到节点20。
[0051]
跟随着716，可能出现连续的循环720。每个循环720可以类似或等同；因此，将仅对一个循环进行详细解释。应当领会的是，虽然循环720中的步骤/框可能类似，但是由发射器12和/或节点20发射的数据可以随着每个循环720而变化。此外，如下面更多地解释的，根据策略执行（例如，在接收器14处），链路参数集合可以不同。
[0052]
循环720可以包括722
‑
730，其中每个循环720的持续时间在该图中被定义为反向散射周期。循环720可以开始于框722，其中发射器12向节点20发射充当rf激励的rf信号。节点20可以使用在框712中发送的链路参数集合来生成反向散射通信（例如，反向散射rf信号）（框724），并且该反向散射通信可以由接收器14接收（框726）。框726进一步可以包括确定反向散射通信的接收信号强度。图7图示了反向散射通信可以在反向散射发射的任一侧上利用保护间隔（例如，以避免分组冲突）。在可能跟随的框730中，可以与处理器60共享反向散射通信结果，处理器60可以评估那些结果（框732）。如下面将更多地描述的，更新的链路参数集合（框734）可以由处理器60确定并且在未来的通信请求（例如，如框702）中使用。随后的循环720可以跟随着框730开始——例如在反向散射周期之后开始。如下面所讨论的，一个或多个链路参数在更新的链路参数集合中可以不同于发射器12先前使用的那些链路参数。
[0053]
图8是图示了使用智能策略（框810）和探索策略（框820）的过程800（其可以由接收器14的处理器60可执行）的流程图。智能策略（框810）可以通过分析反向散射通信历史和结果（成功或不成功）——例如关于链路参数集合的使用——来选择具有成功反向散射通信的相对高的机会的一个或多个链路参数集合。处理器60可以确定交叉熵方法，其中针对每个链路参数集合存储成功概率。可以在每次通信尝试之后使用等式（1）来更新概率。
[0054]
等式（1），其中指代使用（下一个链
路参数集合）进行的（下一个）成功通信的第一概率中的一个，并且基于（前一个）成功通信的第二概率，k指代预定平滑因子，指代使用了（与下一个链路参数集合不同的）前一个链路参数集合的（前一个）成功通信的第二概率，并且指代前一个通信的通信得分。
[0055]
可以确定许多概率值——例如，对应于许多链路参数集合。根据非限制性示例，在系统10中可以使用数百个链路参数集合。例如，继续上面的示例，可以使用600个链路参数集合，例如，其中可以针对rf信号使用七十五（75）个不同激励频率中的一个（例如，f
tx
），可以使用一个rf激励功率值，可以使用反向散射节点的一个调制中心频率（例如，f
bs
），可以使用两个唤醒源标识符中的一个，可以使用两个不同发射器天线44a、44b中的一个，可以使用两个不同接收器天线58a、58b中的一个，并且可以使用一个反向散射节点天线。例如，600=75*1*1*2*2*2*1。
[0056]
探索策略（框820）可以确定可能具有成功通信的高机会的一个或多个链路参数集合，同时在选择过程中使用某种随机性。这在下面的过程900中更多地讨论。
[0057]
根据过程800，处理器60选择由置信度预测（框850）影响的要执行的策略（框830）——例如智能策略810或探索策略820，其中置信度预测基于节点20的成功通信。框830的选择可以选择下一个链路参数集合——例如用于随后的反向散射通信。该选择过程可以在每个分组之后、或者在每n个分组之后（例如，其中n是预定量）、在每t秒之后（例如，其中t是预定量）、或者当性能指示符（例如，如下面讨论的成功率因子）超过预定阈值th时进行迭代。
[0058]
基于所选的策略，处理器60选择链路参数集合（例如，诸如在过程700中的框734中选择的那些），并且发射器12、接收器14和节点20在其即时环境中使用那些链路参数（框840）。应当领会的是，在短距离无线通信实现方式中，周围环境中的微小改变可能影响反向散射通信的成功和/或质量。例如，考虑图1中所示的厨房实现方式，如果附近的窗或门（未示出）将被打开，则由发射器12发送的rf信号在到达节点20时可能较弱，来自节点20的反向散射通信的信号质量在到达接收器14时可能较弱等。在其他示例中，在节点20处接收到的rf信号可能变得更强。其他因素可能影响环境——非限制性示例包括：在房间内/在发射器12、接收器14和/或节点20附近移动的人、来自其他设备的rf干扰、电器门打开或关闭、房间门打开或关闭等。处理器60可以评估通信的结果（例如，包括反向散射通信成功或失败，如下所讨论），并且此后确定置信度预测（框850）。框850可以包括基于所选链路参数集合的历史以及结果（成功或不成功）来估计随后反向散射通信的成功概率。此后，过程800可以重复。如图8中所示，环路回到探索策略（框820）可以是可选的。
[0059]
图9图示了图8中所示的过程800的实施例，其中框970是框830的实施例，其中框960是框820的实施例，其中框910
‑
950是框810的实施例，其中框990是框850的实施例，并且其中框980是框840的实施例。因此，图9图示了如下流程图：该流程图图示了使用智能策略和探索策略来更新链路参数集合的过程900。过程900可以优化反向散射通信中使用的链路参数——即确定具有最高成功概率的链路参数。附加地，过程900可以具有低响应时间。过程900可以被重复——这是由于系统10的操作环境可能改变，如上所讨论。过程900可以使用多个节点20来执行；然而，由于每个节点20可以类似地表现，因此将仅描述一个节点20。
[0060]
过程900可以开始于框910——在发射器12向节点20发送rf信号并且节点向接收
器14提供相应的反向散射通信之后。在框910中，（接收器14的）处理器60可以使用等式（2）来评估反向散射通信的反向散射得分。反向散射得分可以通过将零（0）的得分指派给失败的通信来防止高干扰信道，并且基于唤醒和反向散射通信两者，与链路敏感度具有较高裕度（margin）的信道将接收较高得分。
[0061]
等式（2）其中，可以是节点20处的接收信号强度（例如，上面描述的框714），其中rss
bs
可以是反向散射通信的接收器14处的接收信号强度减去敏感度（例如，上面描述的框726）。
[0062]
等式（2）的其他示例也存在。例如，可以是在节点20处接收到的所发射分组的接收信号强度，而不是唤醒信号的信号强度。
[0063]
如上所讨论，可以使用相对大量的链路参数集合（例如，在一个示例中，i=600个不同的集合），并且这些集合可以存储在存储器62中。框920可能跟随，其中可以基于前一个反向散射通信事件（基于）来计算向量得分（s
i
）[对于所有i]，如等式（3）中所示。
[0064]
等式（3），其中α是平滑因子。
[0065]
针对，可以使用等式（2）的值。平滑因子（α）可以是预定常数——例如，其可能需要丢弃20
‑
30个分组以将得分消减50%（例如，如果α=0.97），或者例如其可能仅需要丢弃2个分组以将得分消减50%（例如，如果α=0.70）。根据至少一个示例，可以使用两个平滑因子，如框930中所示——例如使用第一阿尔法的链路参数集合的多个组合930a（例如，600个组合）、以及使用第二阿尔法的链路参数集合的不同多个组合930b（例如，600个不同组合）（同样，600的量仅仅是示例；取而代之地，可以使用其他量）。
[0066]
使用等式（2）和较大平滑因子可能更好地适合于暂时的信道变化（例如，诸如当个人进入和离开房间时），而使用等式（2）与较小平滑因子可能更好地适合于较长期的信道变化（例如，诸如当个人进入房间并且坐下时）。
[0067]
在框940中，处理器60可以基于哪一个集合具有最高得分来选择链路参数集合中的一个。例如，处理器60可以从多数930a、930b中确定包括最高向量得分的链路参数集合。
[0068]
在可选框950中，处理器60可以验证该链路参数集合（例如，第一选项；在框940中选择）与政府规定的准则的兼容性——例如最大功率输出是否在跳频准则内。一个非限制性示例是联邦通信委员会（fcc）准则。如果所选的链路参数集合失败（例如，如果s
(i)
失败），则过程900可以循环回到框940，并且处理器60可以（例如，从多数930a、930b中）选择具有下一最高得分的另一个链路参数集合（例如，第二选项）。如下所讨论，按照政府规定合适的经批准的链路参数集合被传递到框970上/由框970来评估。
[0069]
在框960中，处理器60可以从先前被确定为合适并且存储在存储器62中的多个链路参数集合中随机选择链路参数集合。根据一个示例，这可以是来自多数930a、930b当中的链路参数集合；然而，这不是必需的。应当领会的是，随机选择的链路参数集合可以改善优
化系统10的性能的计算效率——例如这是由于在一些示例中，多数930a、930b的仅一个链路参数集合的迭代可能更加时间密集。随机选择的链路参数集合也被传递到框970上/由框970来评估。
[0070]
在框970中，由处理器60执行探索策略或智能策略，其中处理器60选择两个链路参数集合——例如或者经由框950提供的集合或者经由框960提供的集合——中的一个。该选择受成功率因子和概率x所影响，该成功率因子和概率x是在框990中计算的并且在下面描述。当概率x高于阈值（例如，>50%）时，则处理器60可以选择框950的链路参数集合，并且如果概率x小于阈值（例如，≤50%），则处理器60可以选择框960的链路参数集合。
[0071]
在框980中，处理器60在反向散射通信中使用在框970中选择的链路参数集合。图7中阐述了示例。
[0072]
在框990中，处理器60可以计算和/或更新成功率因子，使用该成功来确定概率值（x），并且将该概率值（x）提供给框970。等式（4）和（5）是用于确定成功率和x的技术的示例。
[0073]
等式（4）成功率 =（1
−
a）*（1
−
b）*（1
−
c），其中a是发射器12与接收器14之间的分组差错率，其中b是响应于唤醒信号（例如，其包括预定义波形）而唤醒的节点20的分组差错率，并且其中c是节点20与接收器14之间的反向散射通信的分组差错率。
[0074]
等式（5）。
[0075]
跟随着框990，过程900可以重复（例如，循环回到框910）。
[0076]
上面，过程900由接收器14执行。在其他实施例中并且如上所讨论，过程900可以取而代之地由发射器12（例如，经由处理器46而不是处理器60）并且使用存储器48而不是存储器62来执行。
[0077]
其他实施例是可能的。例如，通过允许反向散射节点明确地选择反向散射频率信道（例如，可选的反向散射信道模式），可以使用反向散射节点20之间的信道仲裁实现方式。该信道可以在设备初始化阶段期间由对应的发射器12或接收器14来决定。该信道也可以由用户通过按下反向散射标签上的按钮来明确地选择。在这种情况下，图3中的框122将包括适当的时钟（例如，针对3.5mhz中心频率偏移为12mhz；针对4.5mhz中心频率偏移为20mhz）或可编程时钟。附加地，还可以使用硬件设计来固定该信道（在这种情况下，不同的反向散射节点20在不同的信道上反射）。在这种网络架构中，不需要来自发射器12或接收器14的明确唤醒信号（如上所讨论）来唤醒相应的反向散射节点20。所有反向散射节点20可以同时发射，并且对应的接收器14可以通过取决于它们想要监听的反向散射节点选择适当接收信道来进行接收。虽然该示例是能量低效的（例如，具有单个接收器14），但是当系统中存在多个反向散射
‑
接收器对时，该解决方案是更有效的，这是由于单个发射器（例如，诸如发射器12）可以潜在地用于生成激励信号。在这种情况下，反向散射标签上不需要唤醒电路72（图3）。而且，在通信循环中，则不需要包括框615、620、625（图6中所示）和框710、712、714（图7中所示）的唤醒过程。
[0078]
其他实施例是可能的。例如，通过允许反向散射节点在接收到激励信号之后以预定延迟来发射反向散射分组，可以使用反向散射节点20之间的信道仲裁实现方式。针对每个节点20的相应延迟可以在设备初始化阶段期间由对应的发射器12或接收器14来决定。该
延迟也可以由用户通过按下反向散射节点20上的按钮来明确地选择。在这种网络架构中，不需要来自发射器12或接收器14的明确唤醒信号来唤醒反向散射节点20。所有（一个或多个）反向散射节点20在接收到激励信号之后以其预定的时间延迟进行发射。在这种情况下，在反向散射节点20上不需要唤醒电路72（图3）。而且，在通信循环中，则不需要包括框615、620、625（图6中所示）和框710、712、714（图7中所示）的唤醒过程。
[0079]
其他实施例是可能的。例如，图3中的唤醒电路72可以仅包括包络检测电路90，而没有模式相关器92和解码器94。在这种系统中，仅当反向散射节点在相应唤醒源（诸如，发射器12或接收器14）的期望接近度内时，反向散射节点才可能唤醒。在这种情况下，信道仲裁将如紧接的上面所描述（例如，根据示例性信道仲裁实现方式）。图6中呈现的通信循环可以保持不被影响。在图7中，模式检测714将仅包括唤醒检测。
[0080]
任何上面引用的过程也可以与系统10的其他实施例一起使用。图10
‑
12图示了几个附加的非限制性示例。
[0081]
图10图示了反向散射通信系统10'，其可以包括数字台面机器人，该机器人包括trx1（例如，其可以在住宅、商业或工业环境中与用户交互）、收发器trx2（例如，位于另一个设备（未示出）上）、以及均包括反向散射节点20的多个物联网（iot）设备（例如，燃气壁炉iot1、门iot2和窗iot3）。如上所讨论，机器人trx1和收发器trx2可以是发射器、接收器或其组合。根据上面关于系统10描述的任何实施例，系统10'可以与iot设备iot1、iot2、iot3的节点20交互。系统10'可以便于所连接的家庭或工作空间。
[0082]
图11图示了反向散射通信系统10''，其可以包括移动设备，该移动设备包括trx1'（例如，其可以在住宅、商业或工业环境中与用户交互）、收发器trx2'；（例如，位于另一个设备（未示出）上）、以及均包括反向散射节点20的多个物联网（iot）设备（例如，燃气壁炉iot1'、门iot2'和窗iot3'）。如上所讨论，移动设备trx1'和收发器trx2'可以是发射器、接收器或其组合。根据上面关于系统10描述的任何实施例，系统10''可以与iot设备iot1'、iot2'、iot3'的节点20交互。系统10''可以便于所连接的家庭或工作空间。
[0083]
图12图示了反向散射通信系统10'''，其可以包括电动工具，该电动工具包括trx1''（例如，其可以在住宅、商业或工业环境中与用户交互）、收发器trx2''；（例如，位于另一个设备（未示出）上）、以及均包括反向散射节点20的多个物联网（iot）设备（例如，手持工具iot1''、手持工具iot2''和手持工具iot3''）。如上所讨论，电动工具trx1''和收发器trx2''可以是发射器、接收器或其组合。根据上面关于系统10描述的任何实施例，系统10'''可以与iot设备iot1''、iot2''、iot3''的节点20交互。系统10'''可以便于所连接的家庭或工作空间。
[0084]
因此，已经描述了包括发射器、接收器和一个或多个反向散射节点的反向散射通信系统。根据一个实施例，该系统可以被配置成使用智能策略、探测策略或两者，其中（一个或多个）策略确定要在反向散射通信中使用的链路参数集合。根据另一个实施例，该系统可以包括反向散射节点，该反向散射节点包括对于接收到的rf信号是弱还是强不敏感的包络检测电路。根据另一个实施例，反向散射节点可以被配置成检测由发射器发送的rf信号内的预定义波形，并且响应于该检测，反向散射节点可以从低功率模式切换到活动模式。这些实施例中的任一个可以彼此组合地使用。
[0085]
本文公开的过程、方法或算法可以被可递送到处理设备、控制器或计算机/由处理
设备、控制器或计算机实现，处理设备、控制器或计算机可以包括任何现有的可编程电子控制单元或专用电子控制单元。类似地，过程、方法或算法可以以多种形式存储为可由控制器或计算机执行的数据和指令，包括但不限于永久存储在诸如rom设备的不可写存储介质上的信息和可变更地存储在诸如软盘、磁带、cd、ram设备以及其他磁性和光学介质之类的可写存储介质上的信息。过程、方法或算法也可以在软件可执行对象中实现。替代地，可以使用合适的硬件组件（诸如，专用集成电路（asic）、现场可编程门阵列（fpga）、状态机、控制器）或其他硬件组件或设备，或者硬件、软件和固件组件的组合，来整体或部分地体现过程、方法或算法。
[0086]
虽然上面描述了示例性实施例，但是不意图这些实施例描述权利要求所涵盖的所有可能的形式。说明书中使用的词语是描述性而不是限制性的词语，并且应理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以进行各种改变。如先前所述，各种实施例的特征可以被组合以形成可能没有被明确描述或图示的本发明的另外实施例。虽然各种实施例可能已经被描述为在一个或多个期望的特性方面提供了优于其他实施例或现有技术实现方式的优点或比其他实施例或现有技术实现方式优选，但是本领域的普通技术人员认识到，一个或多个特征或特性可以被折衷以实现期望的总体系统属性，这取决于具体的应用和实现方式。这些属性可以包括但不限于成本、强度、耐用性、生命周期成本、适销性、外观、包装、尺寸、适用性、重量、可制造性、组装容易性等。照此，在任何实施例被描述为在一个或多个特性方面不如其他实施例或现有技术实现方式合期望的程度上，这些实施例不在本公开的范围之外，并且对于特定应用可以是合期望的。