[发明专利]基于网络编码的协同频谱感知方法

摘要

本发明的基于网络编码的协同频谱感知方法，包括如下步骤：认知用户进行本地频谱感知，选取未进行感知且具有良好接收性能的认知节点作为中继节点，作为中继节点的认知节点使用网络编码对认知用户的信息进行交互，认知用户获得其他用户的感知信息后使用空时编码传输感知信息给融合中心，融合中心利用网络译码和空时译码后结果判决融合。本发明选择性能良好的中继节点，并且在中继节点使用网络编码，提高认知信息交互成功的概率，认知用户交互之后的感知信息通过空时编码发送，提高了感知信息传输的可靠性，进而提高了协同频谱感知的性能。

主权项

1.一种基于网络编码的协同频谱感知方法，具体步骤如下：步骤一：基站在中继节点集中选择最优中继节点R；步骤二：认知用户CR1和CR2在本地使用基于能量检测的频谱感知方法进行感知得到感知结果S_CR1⁰和S_CR2⁰；步骤三：(a).认知用户对感知结果增加CRC校验比特得到S_CR1和S_CR2，然后分两个时隙分别广播发送BPSK调制后的本地感知信息f(S_CR1)、f(S_CR2)，其中f()是对信号的BPSK调制；前两个时隙基站B接收到的信号为Y_B1和Y_B2，Y_B1和Y_B2表示为：YB1=h1Bf(SCR1)+v1YB2=h2Bf(SCR2)+v2---(1)]]>其中：h_1B，h_2B分别为认知用户到基站的衰落系数，v_i，i＝1，2，3，4为基站处的本地噪声，基站将收到的信号BPSK解调得到(f^-1(Y_B1)，f^-1(Y_B2))并存储，其中f^-1()是对信号的BPSK解调；前两个时隙中继节点R接收到的信号为Y_R1和Y_R2，Y_R1和Y_R2表示为：YR1=h1Rf(SCR1)+z1YR2=h2Rf(SCR2)+z2---(2)]]>其中：h_1R，h_2R分别为认知用户到中继节点的衰落系数，z_i，i＝1，2为中继节点处的本地噪声，中继节点将收到的信号BPSK解调得到f^-1(Y_R1)和f^-1(Y_R2)并存储；认知用户CR1和CR2在另一个用户发送时接收到的信号为Y_CR1和Y_CR2，Y_CR1和Y_CR2表示为：YCR1=h21f(SCR2)+n11YCR2=h12f(SCR1)+n21---(3)]]>其中：h₁₂，h₂₁分别为认知用户之间的衰落系数，n_1i，n_2i，i＝1，2分别为认知用户CR1和CR2处的本地噪声；认知用户将接收到的信号Y_CR1和Y_CR2进行BPSK解调得到f^-1(Y_CR1)和f^-1(Y_CR2)并存储；(b).中继节点R将解调结果f^-1(Y_R1)和f^-1(Y_R2)进行异或即网络编码得到Z_R，然后在第三个时隙广播发送BPSK调制后的编码结果T_R＝f(Z_R)给认知用产和基站；基站B接收到中继节点R发送的编码结果信息为Y_B3，Y_B3表示为：Y_B3＝h_RBT_R+v₃    (4)其中：h_RB为中继节点到基站的衰落系数，基站将Y_B3解调后得到f^-1(Y_B3)并存储；认知用户CR1和CR2接收到中继节点发来的编码结果信息为F_CR1和F_CR2，F_CR1和F_CR2表示为：FCR1=hR1TR+n12FCR2=hR1TR+n22---(5)]]>其中：h_R1，h_R2分别为中继节点到认知用户的衰落系数；认知用户CR1和CR2将F_CR1和F_CR2解调得到f^-1(F_CR1)和f^-1(F_CR2)，然后将f^-1(F_CR1)和f^-1(F_CR2)与本地的感知信息S_CR1和S_CR2进行异或即网络编码的译码，得到译码结果A_CR2和A_CR1，A_CR2和A_CR1表示为ACR1=f-1(FCR2)⊕SCR2ACR2=f-1(FCR1)⊕SCR1---(6)]]>步骤四：(a).认知用户CR1和CR2将存储的f^-1(Y_CR1)、f^-1(Y_CR2)和网络译码得到的A_CR2、A_CR1均进行CRC校验；对于认知用户CR1，校验(f^-1(Y_CR1)，A_CR2)，若二者的校验结果均正确，则任选(f^-1(Y_CR1)，A_CR2)其中一个作为认知用户CR1恢复出CR2的信号S′_CR2；若只有一个正确，则选择正确的那一个作为S′_CR2；若二者均不正确，则选择f^-1(Y_CR1)作为S′_CR2；对于认知用户CR2，校验(f^-1(Y_CR2)，A_CR1)，若二者的校验结果均正确，则任选(f^-1(Y_CR2)，A_CR1)其中一个作为认知用户CR2恢复出CR1的信号S′_CR1；若只有一个正确，则选择正确的那一个作为S′_CR1；若二者均不正确，则选择f^-1(Y_CR2)作为S′_CR1；(b).空时编码：认知用户CR1和CR2同时发送BPSK调制后的空时码字f(-S′_CR2)和f(S′_CR1)至基站，此时基站收到的信号为Y_B4，Y_B4表示为Y_B4＝h_1Bf(-S′_CR2)+h_2Bf(S′_CR1)+v₄    (7)步骤五：(a).网络译码：基站将前两个时隙存储的(f^-1(Y_B1)，f^-1(Y_B2))与第三个时隙存储的f^-1(Y_B3)进行异或即网络译码，得到基站网络译码结果S″_CR2和S″_CR1，S″_CR2和S″_CR1表示为：S′′CR2=f-1(YB3)⊕f-1(YB1)S′′CR1=f-1(YB3)⊕f-1(YB2)---(8)]]>(b).空时译码：基站将前两个时隙收到的信号Y_B1和Y_B2相加，得到S_B1，S_B1表示为S_B1＝Y_B1+Y_B2    (9)基站将S_B1与Y_B4作为空时码字，进行空时译码得到(R_CR1，R_CR2)，(R_CR1，R_CR2)可以表示为RCR1=h1BSB1+h2BYB4RCR2=h2BSB1-h2BYB4---(10)]]>基站对空时译码结果(R_CR1，R_CR2)进行BPSK解调得到(f^-1(R_CR1)，f^-1(R_CR2))；步骤六：(a).判决：基站将对收到的感知信息与译码结果进行CRC校验；对认知用户CR1的感知结果，分别校验(f^-1(Y_B1)，S″_CR1，f^-1(R_CR1))，若三者中有任何一个正确，选择正确的一个作为基站恢复出认知用户CR1的感知结果；对认知用户CR2的感知结果，分别校验(f^-1(Y_B2)，S″_CR2，f_-1(R_CR2))，若三者中有任何一个正确，选择正确的一个作为基站恢复出认知用户CR2的感知结果；(b).融合输出：基站对判决结果进行融合输出；若基站恢复出两个认知用户的感知结果均正确，则将基站恢复出两个认知用户的感知结果去掉CRC校验比特，使用OR准则融合并判决，得到最终的感知结果并输出；若基站恢复出两个认知用户的感知结果只有一个均正确，则选择其中正确的那一个结果，去掉CRC校验比特，作为最终的感知结果并输出；若基站恢复出两个认知用户的感知结果均不正确，则返回步骤二，重新进行感知。