耦合電感的無線通信系統(tǒng)研究

　　近年來，無線能量傳輸技術(shù)（Wireless Power Transmission，WPT）迅猛發(fā)展并廣為應(yīng)用，小到電動(dòng)牙刷、手機(jī)等生活用品，大到電動(dòng)汽車、無人機(jī)這樣的交通工具，都在使用無線能量傳輸。然而在很多應(yīng)用場(chǎng)景中，不僅需要傳輸能量還需要傳輸信息。如植入式醫(yī)療設(shè)備為減輕病人痛苦常常需要為設(shè)備無線充電，同時(shí)還需要讀取設(shè)備中存儲(chǔ)的病人身體信息，電動(dòng)汽車在無線充電的同時(shí)可能還需要傳輸一些狀態(tài)信息和控制數(shù)據(jù)，因此在這樣的需求下，無線攜能通信（Simultaneous Wireless Information and Power Transfer，SWIPT）應(yīng)運(yùn)而生。

　　SWIPT是傳統(tǒng)的WPT技術(shù)和無線信息傳輸（Wireless Information Transmission，WIT）技術(shù)的結(jié)合，旨在利用電磁能量同時(shí)無線地傳輸能量和信息。最早提出這一概念并從理論上進(jìn)行分析的是Varshney，他從信息論的角度分別給出了離散和連續(xù)情況下加性高斯白噪聲（AWGN）信道的容量能量函數(shù)（Capacity　Energy Function） 。之后Pulkit Grover和Anant Sahai提出了通過耦合電感電路同耐傳輸信息和能量的問題，將其等效為平均功率受限的頻率選擇性AWGN信道，并通過注水法得到了最優(yōu)的功率分配，其研究結(jié)果顯示可以通過損失很少能量傳輸效率的同時(shí)獲得一半的信道容量。

　　本文延續(xù)Grover和Sahai的研究，探討了耦合電感電路中，利用實(shí)際的調(diào)制信號(hào)同時(shí)傳輸信息和能量時(shí)的誤碼率和傳輸效率，通過仿真給出了電路各參數(shù)的選取依據(jù)，最終實(shí)現(xiàn)了損失一點(diǎn)能量傳輸效率的同時(shí)達(dá)到很低的誤碼率。