1.一种能量收集通信系统功率及速率在线联合控制方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)通过互信息分析的方式推导出Raptor码编码码字译码差错概率与接收信噪比、码字长度间的关系；推导译码累积互信息量与译码长度的关系为NbM表示Raptor码的码字长度，IwM表示译码累积的互信息量，IsM表示平均符号互信息量；

计算满足期望误码性能下的不同调制方式对应的信噪比及累积互信息量，具体步骤为：在加性高斯白噪声信道下对不同调制方式下、固定码长的Raptor码的误码性能进行仿真，找到满足期望误码性能下的信噪比，再根据互信息的计算公式得到该信噪比下一个符号的互信息，再乘以码长就可得到累积的互信息量；所述不同调制方式下符号互信息的计算公式为

xi表示调制符号，r表示接收符号， 表示等效噪声方差， γ表示信噪比；

(2)每时隙源节点从周围环境中收集能量用于向目的节点发送信息，在电池存储电量约束及译码器最大码字长度约束下，最大化传输速率，对通信系统建模；

(3)利用Lyapunov优化框架，源节点的电池电量加偏移后得到虚队列，再将传输速率的负值作为惩罚项，构建漂移加惩罚项，将受约束的最大化长期平均传输速率的优化问题转化为最小化漂移加惩罚项；

(4)将最小化漂移加惩罚项转化为最小化漂移加惩罚项的上界；

(5)根据能量到达及信道状态做出决策，寻找发送功率、调制方式、码字长度的最优组合，即求解优化目标函数的最优解，其方法为：令J(P(t),M)＝P(t)X(t)+VRsM(t)为优化目标函数，将优化问题改为先给定阶数最高的调制方式，在此调制方式下以最大化J(P(t)|M)为目标优化发送功率P(t)，确定码字长度NbM(t)；如果得到的码字长度不超过约束Nmax，则此时的P(t)和调制阶数M就为最优解；如果码字长度超过约束，则降低调制的阶数，优化得到发送功率P(t)和码字长度NbM(t)，再判断码字长度是否满足约束，满足则停止，否则再降低调制阶数进行类似的优化和判断；如果采用最低价调制时的码字长度还不能满足码字约束，该时隙应停止传输；

所述求解优化目标函数最优解具体如下：当X(t)≥0时，目标函数单调递增，P(t)应取最大值Pd,max，Pd,max表示电池的最大放电功率，在P(t)＝Pd,max时计算得到码字长度NbM(t)，如果得到的码字长度不超过最大译码长度约束，则此时的P(t)、NbM(t)和调制阶数M就为最优解；

当X(t)＜0时，最优P(t)的解应是目标函数J(P(t)|M)的极值点，且计算得到的最优NbM(t)应满足NbM(t)≤Nmax。

2.根据权利要求1所述一种能量收集通信系统功率及速率在线联合控制方法，其特征在于：所述步骤(2)中对通信系统建模包括，以最大发送功率限制、译码器最大译码长度限制、电池存储电量对发送功率的限制和电池电量变化为约束条件，以最大化传输速率为目标，构造优化问题。

3.根据权利要求2所述一种能量收集通信系统功率及速率在线联合控制方法，其特征在于：所述优化问题为：

s.t.0≤P(t)≤Pd,max

0≤ΔtP(t)≤ES(t)

M∈Ω

NbM(t)≤Nmax

其中， 表示单位带宽上正确传输的信息数据比特的速率，NsM表示进入译码器的符号数，E[·]为期望运算，K为一个码字携带的信息量，Pef为误帧率，Pd,max为最大发送功率约束；0≤ΔtP(t)≤ES(t)为电池存储电量约束，Δt为一个时隙长度；M为调制阶数，Ω为可选用的调制方式的集合；码字长度NbM(t)满足NbM(t)≤Nmax，Nmax为最大码字长度；

为长期电量约束， 分别为平均每时隙存储进电池的电能和平均发送功率。

4.根据权利要求1或3所述一种能量收集通信系统功率及速率在线联合控制方法，其特征在于：所述步骤(3)具体为：

将源节点的电池电量加一个偏移量后作为能量虚队列：X(t)＝ES(t)‑A

式中，A为偏移量，ES(t)为时隙t开始时电池的电量；

二次Lyapunov函数为

则Lyapunov漂移为

漂移加惩罚项为Δ(X(t))‑VE[RsM(t)|X(t)]式中E[RsM(t)]是优化的目标，即平均传输速率，其负值为惩罚项，V是漂移和惩罚项之间的权重；

优化问题转化为最小化漂移加惩罚项，即

5.根据权利要求4所述一种能量收集通信系统功率及速率在线联合控制方法，其特征在于：步骤(4)所述将最小化漂移加惩罚项转化为最小化漂移加惩罚项的上界，将优化问题转换为

6.根据权利要求1所述一种能量收集通信系统功率及速率在线联合控制方法，其特征在于：当X(t)＜0时，采用线性搜索的方法进行求解：发送功率P(t)限制在范围内，在该范围内以步长δ为间隔取功率点，代入目标函数中计算得到各功率点对应的目标函数J(P(t)|M)值，在满足NbM(t)≤Nmax的约束下，使目标函数值最大的功率值即为最优功率。