[发明专利]面向无线数能同传的一元编码调制符号概率的分析方法

说明书

本发明针对无线数能同传(SWIPT)中编码器和调制器相互耦合的问题，公开面向无线数能同传的一元编码调制符号概率的分析方法；本发明使用一元编码控制的编码器和调制器在瑞利信道下进行传输信息；对一元编码构建马尔可夫状态机，分析一元编码的状态转移过程；在任意某种调制方式(M‑QAM)条件下分析符号概率表达式；采用蒙特卡洛仿真对理论分析进行验证。

技术领域

本发明属于无线数能同传编码调制技术领域，具体涉及面向无线数能同传的一元编码调制符号概率的分析方法。

背景技术

近年来，无线通信得到飞速的发展，对于无线通信的研究也层出不穷。在即将到来的物联网时代，无线数能同传(SWIPT)这种新颖的通信方式将在传统无线通信的基础上为电池或超级电容供电的低功率设备提供能量。

目前，对于SWIPT的编码设计已有很多。比如在“Nonlinear code design forjoint energy and information transfer”，“Constrained codes for joint energyand information transfer”和“Subblock-constrained codes for real-timesimultaneous energy and information transfer”中讨论了一些编码设计，分别设计了非线性低密度奇偶校验(LDPC)码，游程长度限制(RLL)码和子块约束码。在“Unary codingcontrolled simultaneous wireless information and power transfer”中，Hu等人研究了一元编码控制的SWIPT系统，证明了一元编码凭借其低复杂度的解码方式，在无线数能同传中的可行性。

然而，SWIPT的编码和调制设计仍在很大程度上处于探索领域。对于传统的数据通信，研究人员通常只专注于信源与信宿之间的信道容量，但是对于接收端的接收功率并没有太大的研究。而对于数能同传，接收端功率大小则直接影响无线能量传输的效率。因此在无线数能同传网络中，我们需要对物理层的调制符号进行发送概率分析，进而才可以推导出接收端的平均可接受能量。然而，现有的一些论文著作仅限于分别研究编码和调制设计。例如，在“Unary coding controlled simultaneous wireless information and powertransfer”中，一元编码控制的SWIPT分析仅适用于使用开关键控(OOK)的调制器，其中只有二进制符号“1”由RF信号的存在表示。在通信系统中，信源被编码为比特序列，然后由调制器将其映射为不同的符号。不同的调制器对于一元编码的映射结果也不同，从而导致发送符号的的按概率进而接收端的能量采集量也有所差异。所以，针对一般化的调制器对基于一元编码的调制符号概率进行分析则显得尤为重要。

发明内容

一元编码由于其编码和解码复杂性低而在无线数能同传研究中被广泛采用。本发明旨在通过同时考虑一元编码控制的编码器和调制器来获得相应的符号概率。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

面向无线数能同传的一元编码调制符号概率的分析方法，包括以下步骤：

S1、建立收发机结构，选择在瑞利信道下传输一元编码，采用一元编码方式传输数据信息；

S2、对一元编码构建马尔可夫状态机，分析一元编码的状态转移过程；

S3、在不同调制方式下，根据不同的情况分析符号概率表达式；

S4、采用蒙特卡洛仿真对理论分析进行验证。

本发明的有益效果在于：采用联合编码调制的技术，使得两者之间不再是独立的环节，这也更加符合实际情况；采用蒙特卡洛的方式进行仿真验证，使得验证样本更加随机。

附图说明

图1是本发明面向无线数能同传的一元编码调制符号概率的分析方法的流程图；