环境反向散射技术利用环境射频（Radio Frequency,RF）信号实现信息调制,无需专用RF链路,能够极大地降低通信终端的成本和功耗,已成为未来部署大规模物联网（Internet of Things,Io T）的有效解决方案之一。然而,受限于未知的直射环境RF调制信号引起的强干扰,环境反向散射通信系统面临可靠检测难、通信距离短和信息速率低等瓶颈问题。鉴于此,本文从编码、天线、调制和反射阵子等角度入手开展深入研究,取得了若干创新性研究成果,为解决上述挑战提供了有效的解决方案。首先,研究了电子标签采用曼彻斯特编码的检测方案。具体而言,利用曼彻斯特码的跳变特性,设计了半相干和非相干场景下的检测器,并研究了两种检测器在复高斯和未知确定性两种不同环境RF信号形式下的误比特率（Bit Error Rate,BER）,进而揭示了信息符号分布、采样率和信噪比（Signal-to-Noise Ratio,SNR）对检测性能的影响。仿真结果表明,所提出的两种检测器在非完美信道状态信息（Channel State Information,CSI）场景下,与现有文献报道的检测方法相比能以更低的检测时延实现更高可靠的信号检测,并且对信息符号的分布具有普适性。其次,探索了基于多天线技术的信号检测机制,并在不同CSI条件下设计了相应的检测器。具体而言,在完美CSI假设下,基于最大后验（Maximum a Posteriori,MAP）原理设计得到最佳检测器,并推导其精确和渐进场景下的BER表达式。在非完美CSI假设下,基于广义似然比检验（General Likelihood Ratio Test,GLRT）推导了最大特征值检测器及其近似的BER表达式。通过分析BER,揭示了采样率、天线数目和SNR对检测性能的影响。理论和仿真结果表明,最佳检测器性能优于最大特征值检测器,并且可以有效对抗直射环境RF信号干扰进而扩大通信距离。接下来,提出电子标签采用多进制数字频率键控（Multiple Frequency-Shift Keying,MFSK）调制的方案,并对不同功能的阅读器提出了相应的检测方法。首先,针对阅读器无法消除直射干扰的情况,推导了最大似然（Maximum Likelihood,ML）检测器。此外,利用MFSK调制的频率搬移特性,针对阅读器能够消除直射干扰的情况,提出了简单的能量检测器,并推导了系统的误符号率（Symbol Error Rate,SER）和中断概率表达式。通过分析相关解析表达式,设计和优化了关键系统参数。仿真结果表明,利用MFSK调制能有效提升系统信息速率和检测性能。最后,探索了基于离散相位智能反射面（Intelligent Reflecting Surface,IRS）的无源波束赋形和联合信息传输方案。具体而言,为最大化接收信号能量,提出了低复杂度的IRS无源波束赋形方案。此外,为联合传输IRS和发射机信息,提出了抗混叠的联合信息传输方案,并设计了最大化星座图最小欧式距离（Minimum Euclidean Distance,MED）的算法。仿真结果表明,所提出的联合信息传输机制能有效提升系统信息速率,并且在非完美CSI场景下能达到较好检测性能。