[发明专利]一种低复杂度的浓度位移键控的星座设计方法

权利要求书

1.一种低复杂度的浓度位移键控的星座设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：建立系统模型图，所述系统模型图由一个点源发射机和一个球形接收机组成，信使分子能够在球形接收机中自由进出；

步骤二：计算出球形接收机的信道冲激响应，并得到信道增益；

步骤三：得到同时考虑符号间干扰和信号相关噪声的分子接收信号的系统模型；

步骤四：将符号间干扰近似为统计符号间干扰，并得到在球形接收机处的分子接收信号；

步骤五：得到点源发射机的星座点的任意顺序以向量的表示形式，并采用最大似然检测对步骤四中的分子接收信号进行判决；

步骤六：计算出星座点的理论阈值；

步骤七：计算出系统的误符号率并利用Q函数进行近似；

步骤八：对点源发射机的单个星座点的发射数量和平均发射能量进行约束。

2.根据权利要求1所述的一种低复杂度的浓度位移键控的星座设计方法，其特征在于，所述步骤一中，点源发射机与球形接收机之间的距离记为d，球形接收机的半径记为r。

3.根据权利要求2所述的一种低复杂度的浓度位移键控的星座设计方法，其特征在于，所述步骤二中，信道冲激响应的计算公式为：

式中，为球形接收机的体积，D为信使分子的扩散系数，t为时间；

信道增益h(l)的计算公式为：

h(l)＝h(t_p+lT_s),l＝0,1,…,L,                   (2)

式中，表示峰值时间，即抽样时间；L是符号间干扰的长度；T_s是符号持续时间；l是符号间干扰的索引；h(t_p+lT_s)是第l个符号间干扰的信道增益，与h(l)等价。

4.根据权利要求3所述的一种低复杂度的浓度位移键控的星座设计方法，其特征在于，所述步骤三中，分子接收信号的系统模型为z_m＝y_n,m+n_m，式中z_m为分子接收信号，y_n,m为传输信号，n_m为信号相关噪声；而球形接收机处的信号包括了期望信号、符号间干扰和信号相关噪声，因此，分子接收信号的系统模型重写为：

式中，x_n,m是第m个符号发射的分子数，其中N是每个符号的位数，x_n,m-l是第m-l个符号产生的串扰分子数量，是第m个符号受到的总的符号间干扰；n_m服从高斯分布，即：

5.根据权利要求4所述的一种低复杂度的浓度位移键控的星座设计方法，其特征在于，所述步骤四中，统计符号间干扰表示为：

球形接收机处的分子接收信号的计算公式为：

z_m＝x_n,mh(l)|_l＝0+x_ISI+n_m。              (6)

6.根据权利要求5所述的一种低复杂度的浓度位移键控的星座设计方法，其特征在于，所述步骤五中，点源发射机的星座点的任意顺序以向量的表示形式为：

判决是通过以下公式进行，符号x_n,m表示为：

式中，p(z_m|x_n,m,x_ISI)为概率密度函数，表示为：

7.根据权利要求6所述的一种低复杂度的浓度位移键控的星座设计方法，其特征在于，所述步骤六中，星座点的理论阈值为相邻星座点的交叉点，是通过对概率密度函数取对数，然后得到每个星座点的分子数与阈值之间的关系式，如下：

式中，最后对关系式进行求解后而得，表示为：

星座点的理论阈值的任意顺序以向量形式表示为：