背向散射通信技术摒弃传统高功耗模拟器件,通过调制环境中的电磁波实现信息传输,因此具有超低功耗和低硬件成本的独特优势,成为了最具竞争力的低功耗无线网解决方案之一,并已被考虑纳入第六代移动通信标准。然而,已有的背向散射通信系统在低功耗下传输距离受限,难以实现广域覆盖,阻碍了其广泛应用和进一步发展。实现广域无源背向散射通信面临着三个关键难题:自干扰严重、信道变化剧烈、多设备碰撞频繁。针对以上问题,本论文深入研究了广域无源背向散射通信链路传输技术,依次提出低干扰调制方案、自适应编码方案和并行传输方案,并通过原型实验系统验证了所提方案的性能优势。本论文取得的主要研究成果如下:1、针对广域无源背向散射通信中自干扰严重导致传输距离受限的难题,开展了低干扰调制技术研究。提出了基于远距离无线电（Long Range Radio,LoRa）信号的频移键控调制方案,通过将环境中LoRa信号搬移微小的频率来携带信息,使移频后的背向散射信号和环境中LoRa信号具有良好的正交特性,因而有效抑制了环境射频信号的自干扰。基于该调制方案,设计了低功耗高增益调制电路,采用独立元件完成了背向散射信号的频谱搬移,并利用隧道二极管放大了背向散射信号。进一步,分析了非理想硬件带来的频谱旁瓣泄露,并开创性地提出非理想硬件下的信号恢复方案,通过信号截取和细粒度频偏补偿有效抑制了环境中LoRa信号的频谱泄露,提升了背向散射信号的接收信干比。实验结果表明:所提方案大幅降低了环境射频信号的自干扰,在微瓦级的超低功耗下可支持千米级的覆盖范围。2、针对广域无源背向散射通信中信道变化剧烈导致传输可靠性和速率无法兼顾的难题,开展了背向散射通信自适应编码技术研究。提出了基于极化码的自适应编码方案,通过高可靠的极化信道降低背向散射传输差错,并基于冻结比特误码率（Frozen Bit Error Rate,FBER）选择合适的码率以匹配不同的信道质量,同时保障传输可靠性和速率。为了保持背向散射设备低功耗和低成本的特性,设计了低开销的冗余比特生成电路,该电路基于虚拟信道容量的分布特性降低了编码计算复杂度,并利用编码矩阵的迭代计算降低了编码电路的存储开销。进一步,提出了非理想信道条件下的译码方案,该方案利用接收端比特“0”和比特“1”为互斥事件的特性,能够在非理想信道估计下准确计算对数似然比（Log-Likelihood Ratio,LLR）,并通过组合多次数据传输的LLR进一步提升译码性能。实验结果表明:所提方案可以显著提升传输可靠性,与最先进的方案对比,在相同距离下可提升高达10倍的通信速率。3、针对广域无源背向散射通信中多设备碰撞频繁的难题,开展了背向散射通信并行传输技术研究,提出了基于天线阵列的并行传输方案。该方案面临的主要挑战为如何在硬件受限条件下准确估计多个背向散射设备与天线阵列之间的信道。为突破该挑战,建立了信道参数和位置信息的转换模型,据此提出了一种新颖的基于位置信息的信道估计方法,并通过利用背向散射设备反射系数不随频率变化的特性,扩充了虚拟天线数目,提升了并行检测的能力。此外,为了降低检测复杂度,设计了一种基于数据分类的多设备并行检测算法,通过解耦背向散射设备间解空间的关联降低了最优解的搜索维度。实验结果表明:所提方案使用4根天线可以支持高达20个背向散射设备的并行传输,从而大幅提升了系统吞吐率。本论文主要设计了面向广域无源背向散射通信的低干扰调制方案、自适应编码方案和并行传输方案,并通过原型实验系统验证了所提方案的性能优势,为无源背向散射通信的发展与应用提供了理论基础与技术支撑。