郝万明，谢金坤，孙钢灿，朱政宇，周一青

（1.郑州大学河南先进技术研究院，河南 郑州 450003；2.郑州大学信息工程学院，河南 郑州 450001；3.郑州大学产业技术研究院，河南 郑州 450001；4.中国科学院大学计算技术研究所，北京 100049）

1 引言

随着物联网（IoT,Internet of things）技术的快速发展，无线传感器开始大规模部署。因传感器节点部署环境的随机性和复杂性，很难通过更换电池或接入电网为其供电。另外，频繁的信息交互与窃听者的存在也带来了能量短缺和信息安全问题。因此，如何解决节点能量短缺问题以及保证其数据安全是未来IoT 发展的关键[1]。

为解决无线传感器节点能量短缺问题，无线供能通信系统（WPCS,wireless powered communication system）和反向散射通信系统（BCS,backscatter communication system）被提出。WPCS 通过在终端用户嵌入能量收集模块，使终端用户可以通过无线的方式从专用能量站或环境中已存在的射频信号收集能量，提高了为其供电的灵活性[2]。然后，学者提出以下3 种可行的技术方案。1) 将WPCS 与IoT 技术相融合，通过部署专用的能量基站为传感器节点提供能量，传感器节点利用收集到的能量以传统的信息传输方式进行数据通信[3-4]。2) 将BCS与IoT 技术相融合，传感器节点通过反射调制的方式，将自身信息加载到外来射频信号上，实现低功耗数据传输[5]，文献[6]的实验结果表明，BCS 中传感器节点的功耗大约为11 μW，远小于传统无线通信系统的功耗。3) 将WPCS 与BCS 相结合，形成无线供能反向散射通信（WPBC,wireless powered backscatter communication）系统[7-8]。由于传感器节点所处环境的复杂性，通过WPCS 收集到的能量是有限的，可能不足以激活能量基站覆盖范围的所有传感器节点进入工作状态[9]。……