[發明專利]一種基于LT碼重要性采樣的高能效感知信息傳輸方法

在審

• 申請號: 201410351433.1
• 申請日: 2014-07-22
• 公開（公告）號: CN104158622A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發明（設計）人: 錢麗;宋曉勤;汪淼;李克;牛英滔
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00;H04W52/02
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

技術領域

本發明涉及一種認知無線電的寬帶協作頻譜感知中感知信息傳輸方法，尤其涉及一種基于LT碼重要性采樣的高能效感知信息傳輸方法。

背景技術

隨著人們對無線高速數據傳輸需求的不斷增長，頻譜資源變得日益緊缺，有效可靠的無線頻譜接入成為人們關注的焦點。近年來出現的認知無線電技術(Cognitive?Radio，CR)是一種能夠感知周圍環境并顯著提高頻譜利用率的新型智能無線通信技術，能夠有效地解決頻譜資源緊張問題。

頻譜感知是認知無線電的關鍵技術。通過頻譜感知，次級用戶可以快速、可靠地檢測出未被主用戶占用的頻譜空穴以供次級用戶接入使用。隨著檢測帶寬的增加和多個用戶協作參與頻譜感知，寬帶協作頻譜感知用戶所消耗的能量也隨之增加。近年來，在提倡綠色通信的背景下，終端節能技術作為構建端到端綠色網絡的重要組成部分，得到了廣泛重視。因而，優化感知終端能耗設計、制定合理的感知信息傳輸方案成為寬帶協作頻譜感知除性能之外另一個需要重點考慮的問題。

在傳統的感知信息傳輸中，為保證信息傳輸的可靠性，通常采用較大的功率進行發射，這會過多地消耗能量。信道編碼技術在保證一定的傳輸可靠性的情況下，能有效降低總的傳輸能耗。近年來，信道編碼技術的研究不斷發展著。典型的應用包括基于速率兼容刪除卷積碼的協作編碼方案，分布式Turbo碼的協作方案，LDPC碼在全雙工和半雙工中繼模式下的協作編碼方案等。然而，上述采用的協作編碼方案的碼率都是固定的，無法根據信道狀態的信息進行靈活調整。

隨著噴泉碼編碼的出現，它的優勢逐步得到了廣泛認識。噴泉碼作為一種理想的信道編碼方式可以達到高能效設計和信息可靠傳輸的平衡。一方面噴泉碼碼率不固定，可以靈活地適應變化的信道，另一方面編譯碼復雜度低，可以大大減少處理信息的時間，解決了大數據分發和可靠傳輸的問題，非常適用于寬帶協作頻譜感知系統進行感知信息的傳輸。

LT碼作為一種切實可行的噴泉碼編碼方案在于它在編碼過程中采用了優化的度分布。目前，已有相關文獻對度分布優化方案進行了研究。例如，在混沌-分形理論和應用的國際研討會中文獻《Implementation?of?LT?codes?with?a?Revised?Robust?Solition?Distribution?by?Using?Kent?Chaotic?Map》提出了只有一個參數的魯棒孤波分布，優化后的LT碼度分布使用肯特混沌映射和偽隨機數生成器來實現。但該方法的性能在高信噪比的情況下還有待提高。ICIST中文獻《Combined?degree?distribution：A?simple?method?to?design?the?degree?distribution?of?fountain?codes》提出了一種新的方式來結合幾種不同的度分布，并將其整合到一種度分布的方法，提出的度分布擁有最佳切換點，然而該方法的復雜度高，不適合用于感知節點。

發明內容

發明目的：針對上述現有技術，提出一種基于LT碼重要性采樣的高能效感知信息傳輸方法，該方法能夠在保證感知信息傳輸可靠性條件下，有效地節約傳輸過程所消耗的能量并且計算復雜度低。

技術方案：一種基于LT碼重要性采樣的高能效感知信息傳輸方法，包括步驟如下：

(1)，在傳輸寬帶協作頻譜感知信息時，采用LT碼對感知信息進行信道編碼；

(2)，對感知用戶進行分簇并確定簇頭后，感知用戶將感知信息傳給所在簇的簇頭，由簇頭進行簇內的融合；

(3)，根據所述簇頭距離匯聚點的距離，選擇傳輸方式，將感知信息傳輸到匯聚點；

(4)，由匯聚點將多用戶協作感知信息進行融合判決。

進一步的，所述步驟(1)中，基于LT碼重要性采樣對度分布進行優化，包括如下具體步驟：

(1a)，通過蒙特卡洛仿真分別確定度值i＝1和i＝2對應的概率優化值；

(1b)，在度值i為i≠1且i≠2的其他任意值時，基于魯棒孤波分布函數得到對應的度分布；

(1c)，將所述度值i＝1和i＝2對應的概率優化值以及其他度值對應的度分布歸一化處理，得到最終的度分布。

進一步的，所述步驟(2)包括如下具體步驟：

(2a)按照聚類方式對感知用戶進行分簇，并確定匯聚點；

(2b)根據分簇的結果尋找同時滿足下列A、B、C要求的簇作為簇頭：

A.節點位置位于簇的中心區域；

B.節點能量充足；

C.節點處于靜止或低速運動狀態；

進一步的，所述步驟(3)包括如下具體步驟：