[發(fā)明專利]一種面向無線數(shù)能同傳的聯(lián)合調(diào)制編碼算法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010400940.5
• 申請日: 2020-05-13
• 公開（公告）號: CN111585937B
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡杰;趙毅哲;楊鯤;于秦
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號: H04L27/36
• 分類號: H04L27/36;H04L1/00;H02J50/00
• 代理公司: 北京天奇智新知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11340
• 代理人: 許馳

1.一種面向無線數(shù)能同傳的聯(lián)合調(diào)制編碼算法，其特征在于，包括：

采用K階的一元編碼進行聯(lián)合編碼調(diào)制控制傳輸信息和能量；分析平均能量收割功率并以此為傳能性能的衡量標(biāo)準(zhǔn)；具體包括：每個碼字表示為χ_k(k＝1,…,K)，K階一元編碼的碼字概率記為Pr_x＝{p(χ₁),…,p(χ_K)}，在采用M-QAM的調(diào)制方式下，分析WPT性能，即平均能量收割功率，則能量收集電路的實際平均收割功率為：其中，τ_m(Pr_x)表示符號的穩(wěn)態(tài)傳輸概率，σ_a表示施加在天線上的AWGN的方差，其中同相維度和正交維度的方差均為σ_a/2，z_a表示施加在天線上的AWGN，g代表不同信道的多徑衰落，N_t表示發(fā)射機天線數(shù)，κ_r,m表示與發(fā)射符號s_m相關(guān)的RF信號的接收功率，P_th表示接收機能量收割閾值，

使用馬爾可夫狀態(tài)轉(zhuǎn)移分析收發(fā)機間的互信息并以此為傳信性能的衡量標(biāo)準(zhǔn)；

將抽象的數(shù)能相互約束的平衡問題建模成為數(shù)學(xué)優(yōu)化問題；

借助二分查找算法和遺傳算法共同對優(yōu)化問題進行求解；

利用數(shù)據(jù)仿真來驗證理論分析的有效性。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向無線數(shù)能同傳的聯(lián)合調(diào)制編碼算法，其特征在于，采用一元編碼在瑞利信道下傳輸信息和能量，系統(tǒng)包含發(fā)射機和接收機，接收機通過在天線后加裝功率分割器來獲取數(shù)據(jù)和能量，接收到的一部分被轉(zhuǎn)換為基帶信號，經(jīng)過聯(lián)合信息和能量解碼器之后，利用符號級網(wǎng)格恢復(fù)原始信息；另一部分進入包含獨立匹配和整流器的能量收集電路，然后儲存在電池或超級電容中。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種面向無線數(shù)能同傳的聯(lián)合調(diào)制編碼算法，其特征在于，根據(jù)馬爾可夫建模分析得到發(fā)射機和接收機間的互信息，互信息下界為：

其中，H(x)＝-xlog₂(x)-(1-x)log₂(1-x)，π_c,k(Pr_x)為穩(wěn)態(tài)概率，p_k為轉(zhuǎn)移概率，ε_b為接收機處的平均誤比特率。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種面向無線數(shù)能同傳的聯(lián)合調(diào)制編碼算法，其特征在于，提出在互信息約束下最大化平均能量收割功率的優(yōu)化問題，優(yōu)化問題表示為：

優(yōu)化問題：

約束條件：

其中Pr_x是輸入分布，ρ是功率分割比，P_r是平均EH功率，I_th是互信息最低閾值。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種面向無線數(shù)能同傳的聯(lián)合調(diào)制編碼算法，其特征在于，借助二分查找算法，獲得功率分割比ρ_j，具體包括以下步驟：

A1、初始化功率分割比的上限和下限ρ_upper＝1,ρ_lower＝0，互信息I＝0；

A2、如果滿足|I-I_th|＞φ，φ為收斂閾值，則繼續(xù)步驟A3，否則直接跳到步驟A6；

A3、ρ＝(ρ_upper+ρ_lower)/2，得到互信息下界

A4、如果I＞I_th，那么ρ_lower＝ρ，否則ρ_upper＝ρ；

A5、返回步驟A2；

A6、ρ^*＝(ρ_upper+ρ_lower)/2。