物联网与无线传感器网络(第2版)
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2.4.3 自适应编码位置调制机制

Yong Yuan等人提出了一种自适应编码位置调制(Adaptive Code Position Modulation,ACPM)机制,其体系结构如图2.3所示。

图2.3 自适应编码位置调制体系结构

每个节点访问两个信道,一个传输数据,另一个传输信令。发送方的数据经过CPM(Code Position Modulation)调制器后,由AWGN(Additive White Gaussian Noise,加性高斯白噪声)信道传输给接收方;在接收方,数据按相反的顺序处理。接收方计算数据的误码率(Bit Error Rate,BER),将其通过信令信道回送给发送方,并根据BER估计噪声功率密度以及调整发射功率。分组调度层(Packet Scheduling Layer)和物理层通过协作来保证针对动态的端到端的发送QoS需求和时变的本地环境的自适应性。在分组调度层,局部的QoS参数(如延迟、分组丢失率)由具体的应用需求确定,然后从物理层获得能量消耗模型信息,并确定将由物理层使用的最优化的调制级别,以达到在保证端到端的QoS需求的同时最小化能量消耗。能量消耗的模型表示为Eba(k, BERd, N0),其中Eba是传输一比特信息所消耗的总能量,k是调制级别,BERd是BER的期望值,N0是信道噪声的功率密度。模型的具体表达式依赖于物理层的具体实现。

在传输过程中,物理层需要周期性地向分组调度层报告本地的噪声功率密度N0,分组调度层根据N0确定最优化的调制级别,并指示物理层调度器调制级别。需要指出的是,调制级别信息需要通过信令信道发送给接收方,以便接收方正确解调。如果调制级别设为k,每k比特信息通过周期性地移位PN码(2k个移位值)将被放置到I、Q信道。CPM调制器中的发射功率Pt由功率控制器控制,以维持期望的BER性能。