[发明专利]一种无线携能协作GSM-MBM传输方法

摘要

本发明公开了一种无线携能协作GSM‑MBM传输方法，是在无线携能(SWIPT)空间调制协作系统的基础上，对系统中继端信号处理方式进行改进，提出了基于广义空间媒介调制(GSM‑MBM)无线携能协作系统，在中继处激活多根天线，并在天线附近安装RF镜，通过激活不同RF镜的方式构建不同信道路径，以此来携带额外的信息比特。本发明提出的方案不仅提高了传输效率，而且还降低了误码率、能耗和系统实现的复杂度。

主权项

1.一种高传输效率的无线携能协作GSM‑MBM传输方法，其特征在于，它包括下列步骤：1)设定信源具有N_S根发射天线、中继具有N_T根接收天线，目的节点具有N_R根天线；在信源S端采用多天线传输，经过调制在中继R端接收；接收信号为y_R，根据SWIPT技术的能量切割(PS)协议，将接收的信号分为两部分：用于能量采集(EH)接收端，用于信息接收端的信息解码(ID)，且0≤ρ≤1为能量切割因子；2)对于信息接收端，将接收的射频(RF)信号通过解调和低通滤波(LPF)转换为基带信号然后对基带信号进行采样和通过模数转换器(ADC)数字化后，表示为其中，P_s为信源传输功率,为发送符号向量，H_SR为S‑R的信道矩阵,H_SR中的元素是独立同分布的复高斯随机变量，均值为0，方差为1；是均值为0，方差为的加性高斯白噪声。采用译码转发方式，采用最大似然(ML)算法进一步解码：3)在能量接收端，通过整流天线架构直接转换射频能量。在整流天线上，接收的RF频带信号经过整流器转换成直流(DC)信号，对电池充电以存储能量，在电池中存储的平均功率表示为Q＝ξρP_s||H_SR||²，单位为焦耳/秒；4)在中继端信号进行译码转发后，采用基于广义空间媒介调制(GSM‑MBM)调制方式；5)对于GSM‑MBM系统，q＝[q₁,q₂,…,q_n]表示输入比特，N_t表示发射天线，N_r表示接收天线，每根天线周围有m_rf个RF镜，通过输入比特‘1’或‘0’分别控制RF镜的开或关，对于一根天线，可由附近的m_rf个RF镜产生种信道状态；6)GSM‑MBM系统信息比特通过三种方式传输：a)从N_t个发射天线中选择N_a个用来传输信息，其中表示从N_t个发射天线中激活N_a个的组合数，1≤N_a＜N_t；b)每个激活的发射天线中的m_rf个RF镜的开/关状态由m_rfbit信息位控制，一共可以传输N_am_rfbits信息；c)每个激活的发射天线发送调制符号(MQAM或者MPSK)，共传输N_alog₂Mbits信息；系统频谱利用率用下式表示：7)由于在MBM‑TU周围使用m_rf个RF镜，m_rf表示每根天线上RF镜的个数，因此每个MBM‑TU上有种镜像激活模式(MAP)；令S_m表示每MBM‑TU的N_m个MAP的集合，表示第j个MBM‑TU到接收天线的信道矩阵；表示第j个MBM‑TU的第k种MAP到接收天线的信道增益，其中表示第j个MBM‑TU的第k种MAP与第i根接收天线的信道增益，目的节点的接收信号为:其中P_r是中继传输功率且P_r＝Q＝ξρP_s||H_SR||²，ξ表示能量转换效率；s_j表示第j个MBM‑TU的发送符号，l_j∈[1:N_m]表示当s_j≠0时第j个MBM‑TU的MAP的索引令为N_R×N_mN_T矩阵,(4)式可以改写为：最后进行最大似然译码，判决度量表示为其中是N_m×1向量，其第l_j坐标为1，其他所有坐标为零。