[发明专利]一种协作磁感应解码转发通信方法及系统

权利要求书

1.一种协作磁感应解码转发通信方法，其特征在于，应用于CMI-DF通信系统；所述CMI-DF通信系统包括：源线圈、中继线圈和目标线圈；

所述协作磁感应解码转发通信方法，包括：

源线圈向中继线圈和目标线圈广播信号，中继线圈接收到源线圈发射过来的信号后，采用解码转发协议将其转发给目标线圈，目标线圈接收源线圈发射过来的信号和中继线圈转发过来的信号；

其中，源线圈的发射功率、中继线圈的发射功率以及中继线圈与源线圈之间的距离通过以下方式确定：

基于源线圈和目标线圈的接收电压进行信道估计，从而推导得到源线圈到中继线圈、中继线圈到目标线圈、源线圈到目标线圈的信道状态信息表达式；

基于中继线圈到目标线圈、源线圈到目标线圈的信道状态信息表达式，根据最大比合并准则，得到目标线圈的合并接收电压，进而得到目标线圈总接收信号的信噪比表达式；

基于源线圈到中继线圈、中继线圈到目标线圈、源线圈到目标线圈的信道状态信息表达式，分别得到中继线圈和目标线圈所接收的源线圈发射信号的信噪比表达式，并进一步表征为与磁感应信道角度失配系数相关的表达式后，基于动态环境中当源线圈、中继线圈和目标线圈均指向服从3D空间中的均匀分布时失配系数的概率密度函数，得到源线圈-中继线圈、中继线圈-目标线圈、源线圈-目标线圈的接收信噪比的概率密度函数表达式；

基于目标线圈总接收信号的信噪比表达式、以及中继线圈-目标线圈、源线圈-目标线圈的接收信噪比的概率密度函数表达式，得到目标线圈接收信噪比的概率密度函数表达式；

根据源线圈-中继线圈的接收信噪比的概率密度函数表达式以及目标线圈接收信噪比的概率密度函数表达式，推导得到CMI-DF通信系统的平均误码率上界；

通过最小化CMI-DF通信系统的平均误码率上界，得到源线圈发射功率、中继线圈的发射功率以及中继线圈与源线圈之间的距离。

2.根据权利要求1所述的协作磁感应解码转发通信方法，其特征在于，所述CMI-DF通信系统的平均误码率上界的获取方法，包括以下步骤：

基于源线圈-中继线圈的接收信噪比的概率密度函数表达式以及目标线圈接收信噪比的概率密度函数表达式，推导情况A发生的概率，进而得到所述情况A下目标线圈的解码误码率；

基于源线圈-中继线圈的接收信噪比的概率密度函数表达式以及目标线圈接收信噪比的概率密度函数表达式，推导情况B发生的概率，进而得到所述情况B下目标线圈的解码误码率上界；

根据所述情况A下目标线圈的解码误码率以及所述情况B下目标线圈的解码误码率上界，得到所述CMI-DF通信系统的平均误码率上界；

其中，所述情况A表示中继线圈解码正确的情况；所述情况B表示中继线圈解码错误的情况。

3.根据权利要求2所述的协作磁感应解码转发通信方法，其特征在于，所述CMI-DF通信系统的平均误码率上界为：

其中，为功率分配系数，P_s为源线圈的发射功率，P_total为系统总功率；为中继部署系数，r_sr为中继线圈与源线圈之间的距离，r_sd为源线圈与目标线圈之间的距离；erfc(·)表示互补误差函数；P_r为中继线圈的发射功率；γ_MRC为目标线圈的总接收信号的信噪比表达式；N₀为噪声功率；f为系统发射信号频率；μ为介质磁导率；a_s、a_r和a_d分别为源线圈、中继线圈、目标线圈的半径；N_s、N_r和N_d分别为源线圈、中继线圈、目标线圈的匝数；Z_g,s、Z_g,r和Z_g,d分别为源线圈、中继线圈和目标线圈的本征阻抗；R_L,s、R_L,r和R_L,d分别为源线圈、中继线圈和目标线圈的负载电阻。