[发明专利]一种基于LT码重要性采样的高能效感知信息传输方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种认知无线电的宽带协作频谱感知中感知信息传输方法，尤其涉及一种基于LT码重要性采样的高能效感知信息传输方法。

背景技术

随着人们对无线高速数据传输需求的不断增长，频谱资源变得日益紧缺，有效可靠的无线频谱接入成为人们关注的焦点。近年来出现的认知无线电技术(Cognitive Radio，CR)是一种能够感知周围环境并显著提高频谱利用率的新型智能无线通信技术，能够有效地解决频谱资源紧张问题。

频谱感知是认知无线电的关键技术。通过频谱感知，次级用户可以快速、可靠地检测出未被主用户占用的频谱空穴以供次级用户接入使用。随着检测带宽的增加和多个用户协作参与频谱感知，宽带协作频谱感知用户所消耗的能量也随之增加。近年来，在提倡绿色通信的背景下，终端节能技术作为构建端到端绿色网络的重要组成部分，得到了广泛重视。因而，优化感知终端能耗设计、制定合理的感知信息传输方案成为宽带协作频谱感知除性能之外另一个需要重点考虑的问题。

在传统的感知信息传输中，为保证信息传输的可靠性，通常采用较大的功率进行发射，这会过多地消耗能量。信道编码技术在保证一定的传输可靠性的情况下，能有效降低总的传输能耗。近年来，信道编码技术的研究不断发展着。典型的应用包括基于速率兼容删除卷积码的协作编码方案，分布式Turbo码的协作方案，LDPC码在全双工和半双工中继模式下的协作编码方案等。然而，上述采用的协作编码方案的码率都是固定的，无法根据信道状态的信息进行灵活调整。

随着喷泉码编码的出现，它的优势逐步得到了广泛认识。喷泉码作为一种理想的信道编码方式可以达到高能效设计和信息可靠传输的平衡。一方面喷泉码码率不固定，可以灵活地适应变化的信道，另一方面编译码复杂度低，可以大大减少处理信息的时间，解决了大数据分发和可靠传输的问题，非常适用于宽带协作频谱感知系统进行感知信息的传输。

LT码作为一种切实可行的喷泉码编码方案在于它在编码过程中采用了优化的度分布。目前，已有相关文献对度分布优化方案进行了研究。例如，在混沌-分形理论和应用的国际研讨会中文献《Implementation of LT codes with a Revised Robust Solition Distribution by Using Kent Chaotic Map》提出了只有一个参数的鲁棒孤波分布，优化后的LT码度分布使用肯特混沌映射和伪随机数生成器来实现。但该方法的性能在高信噪比的情况下还有待提高。ICIST中文献《Combined degree distribution：A simple method to design the degree distribution of fountain codes》提出了一种新的方式来结合几种不同的度分布，并将其整合到一种度分布的方法，提出的度分布拥有最佳切换点，然而该方法的复杂度高，不适合用于感知节点。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术，提出一种基于LT码重要性采样的高能效感知信息传输方法，该方法能够在保证感知信息传输可靠性条件下，有效地节约传输过程所消耗的能量并且计算复杂度低。

技术方案：一种基于LT码重要性采样的高能效感知信息传输方法，包括步骤如下：

(1)，在传输宽带协作频谱感知信息时，采用LT码对感知信息进行信道编码；

(2)，对感知用户进行分簇并确定簇头后，感知用户将感知信息传给所在簇的簇头，由簇头进行簇内的融合；

(3)，根据所述簇头距离汇聚点的距离，选择传输方式，将感知信息传输到汇聚点；

(4)，由汇聚点将多用户协作感知信息进行融合判决。

进一步的，所述步骤(1)中，基于LT码重要性采样对度分布进行优化，包括如下具体步骤：

(1a)，通过蒙特卡洛仿真分别确定度值i＝1和i＝2对应的概率优化值；

(1b)，在度值i为i≠1且i≠2的其他任意值时，基于鲁棒孤波分布函数得到对应的度分布；

(1c)，将所述度值i＝1和i＝2对应的概率优化值以及其他度值对应的度分布归一化处理，得到最终的度分布。

进一步的，所述步骤(2)包括如下具体步骤：

(2a)按照聚类方式对感知用户进行分簇，并确定汇聚点；

(2b)根据分簇的结果寻找同时满足下列A、B、C要求的簇作为簇头：

A.节点位置位于簇的中心区域；

B.节点能量充足；

C.节点处于静止或低速运动状态；

进一步的，所述步骤(3)包括如下具体步骤：