認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)中的編碼、譯碼方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)中的編碼、譯碼方法及裝 置。
【背景技術(shù)】
[0002] 針對目前頻譜資源匱乏，而頻譜利用不完全的現(xiàn)狀，認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生， 并引起國際社會的廣泛關(guān)注，認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)，可提高現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)的頻譜利用率和 系統(tǒng)容量。認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)由主網(wǎng)絡(luò)和認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)組成，主網(wǎng)絡(luò)指現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡(luò)，主網(wǎng)絡(luò)中的 用戶已獲授權(quán)在某一頻帶工作，認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)是不具有授權(quán)頻帶的網(wǎng)絡(luò)，認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)中的用戶可 通過其具備的認(rèn)知功能來共享主網(wǎng)絡(luò)中已授權(quán)的頻帶。主網(wǎng)絡(luò)中和認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)中使用同一 頻帶的用戶分別稱為主用戶（包括主發(fā)送端和主接收端）和從用戶（包括從發(fā)送端和從接 收端）。認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)的工作模式可以分為三類：Interweave、Underlay和Overlay。在 Overlay模式下，主用戶和從用戶共享授權(quán)頻帶，同時(shí)進(jìn)行通信，并且從用戶由于具有認(rèn)知 功能，可以獲得并轉(zhuǎn)發(fā)主用戶的信源信息，從而保證主用戶的通信不受到影響。通信過程可 分為兩個(gè)階段，在第一時(shí)間段內(nèi)，從用戶監(jiān)聽信道以獲得主用戶的碼本和/或主用戶傳輸 的信息，在第二時(shí)間段內(nèi)，從用戶使用部分功率來中繼主用戶的信息給主接收端，使用其余 功率發(fā)送自己的信息，從用戶的中繼行為可以協(xié)助主用戶的通信，保持甚至改善主用戶的 通信質(zhì)量。
[0003] 在主用戶的信息傳輸和從用戶的信息傳輸過程中，現(xiàn)有技術(shù)使用分離的信源編譯 碼和信道編譯碼，圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的編碼、譯碼過程示意圖，如圖1所示，PT、PR為主發(fā)送 端和主接收端，CT、CR為從發(fā)送端和從接收端，信息傳輸過程為：主用戶信息W1經(jīng)信源編碼 器1進(jìn)行信源編碼，再經(jīng)信道編碼器1進(jìn)行信道編碼為數(shù)據(jù)幀X1后由PT廣播發(fā)送，PR接收 到包含X1和加性噪聲N1的信號，經(jīng)譯碼器1譯碼輸出，從用戶信息W2和從用戶獲得的主用 戶信息S經(jīng)信源編碼器2進(jìn)行信源編碼，再經(jīng)信道編碼器2進(jìn)行信道編碼為數(shù)據(jù)幀X2后由 CT廣播發(fā)送，CR接收到包含X2和加性噪聲N2的信號經(jīng)譯碼器2譯碼輸出。
[0004] 現(xiàn)有的編譯碼實(shí)現(xiàn)方法往往是結(jié)合最優(yōu)信源編碼和最優(yōu)信道編碼實(shí)現(xiàn)的，缺點(diǎn) 是：1、發(fā)送端編碼復(fù)雜度較高；2、由于信源編碼壓縮比很高，對差錯十分敏感，如果信道編 碼的差錯保護(hù)性能不夠好，當(dāng)信道條件出現(xiàn)突然惡化時(shí)，數(shù)據(jù)幀中一些零星的錯誤就會導(dǎo) 致整個(gè)數(shù)據(jù)幀無法正確譯碼，因此信息傳輸?shù)目煽啃圆桓摺?br>
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供一種認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)中的編碼、譯碼方法及裝置，主用戶的信息傳輸和 從用戶的信息傳輸過程中均使用壓縮感知技術(shù)實(shí)現(xiàn)編、譯碼，可降低發(fā)送端的復(fù)雜度，并提 高認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)中信息傳輸?shù)目煽啃浴?br>[0006] 第一方面，本發(fā)明提供一種認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)中的編碼方法，包括：
[0007] 發(fā)送端將信源數(shù)據(jù)劃分為多個(gè)長度為n的數(shù)據(jù)塊，n為大于0的整數(shù)；
[0008] 所述發(fā)送端使用mXn測量矩陣對每個(gè)長度為n的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行壓縮編碼，得到長度 為m的數(shù)據(jù)幀，m為大于0的整數(shù)；
[0009] 所述發(fā)送端以廣播形式發(fā)送所述數(shù)據(jù)幀。
[0010] 進(jìn)一步地，所述發(fā)送端為主用戶發(fā)送端，所述發(fā)送端使用mXn測量矩陣對每個(gè)長 度為n的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行壓縮編碼，得到長度為m的數(shù)據(jù)幀，包括：
[0011]
對每個(gè)長度為n的數(shù)據(jù)塊七進(jìn)行壓縮 編碼得到長度為m的數(shù)據(jù)幀X1;
[0012] 其中，A為測量矩陣，AGRmXn，UlGRnX1，XlGRmX1，Ctp為使主用戶發(fā)送功率滿足 功率約束Pp而設(shè)定的功率放大參數(shù)。
[0013] 進(jìn)一步地，所述發(fā)送端為從用戶發(fā)送端，所述發(fā)送端將信源數(shù)據(jù)劃分為多個(gè)長度 為n的數(shù)據(jù)塊之前，還包括：
[0014] 所述從用戶發(fā)送端通過監(jiān)聽信道獲得主用戶發(fā)送端發(fā)送的數(shù)據(jù)幀并根據(jù)獲得的 數(shù)據(jù)幀將主數(shù)據(jù)塊譯出；
[0015] 所述發(fā)送端將信源數(shù)據(jù)劃分為多個(gè)長度為n的數(shù)據(jù)塊，包括：
[0016] 所述從用戶發(fā)送端將從信源數(shù)據(jù)劃分為多個(gè)長度為n的從數(shù)據(jù)塊，并利用所述主 數(shù)據(jù)塊對所述從數(shù)據(jù)塊進(jìn)行臟紙編碼，得到臟紙編碼后且長度為n的從數(shù)據(jù)塊；
[0017] 所述發(fā)送端使用mXn測量矩陣對每個(gè)長度為n的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行壓縮編碼，得到長度 為m的數(shù)據(jù)幀，包括：
[0018]
對長度為n的主數(shù)據(jù)塊進(jìn)行壓縮編 碼得到長度為叫的數(shù)據(jù)幀X2
吋所述臟紙編碼后的長度為n的 從數(shù)據(jù)塊進(jìn)行壓縮編碼得到長度為Hl1的數(shù)據(jù)幀X2 2;
[0019] 其中，測量矩陣為相互獨(dú)立的矩陣AjPB，A1是A的子矩陣，由A的m^亍構(gòu)成，
as是為使從用戶發(fā)送功率滿足功率約束Ps而設(shè)定的功率放大 參數(shù)，4為長度為n的主數(shù)據(jù)塊，U2為所述臟紙編碼后且長度為n的從數(shù)據(jù)塊，U2GRnX1，
[0020] 進(jìn)一步地，所述發(fā)送端以廣播形式發(fā)送所述數(shù)據(jù)幀，包括：
[0021] 所述從用戶發(fā)送端以廣播形式發(fā)送數(shù)據(jù)幀
中，a為用于中繼主數(shù)據(jù)的功率分配因子，所述從用戶發(fā)送端以功率aPs發(fā)送X21，以功率 (1-a把發(fā)送X2 2。
[0022] 第二方面，本發(fā)明提供一種認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)中的譯碼方法，包括：
[0023] 接收端接收包含噪聲的數(shù)據(jù)幀；
[0024] 所述接收端根據(jù)基追蹤去噪算法，采用測量矩陣對接收到的包含噪聲的數(shù)據(jù)幀進(jìn) 行譯碼；
[0025] 所述基追蹤去噪算法為：
[0026] 求解滿足條件IIy_?uI12彡e的最小值minIIuIIi，得到譯碼后的信源數(shù)據(jù)u;
[0027] 其中，e為噪聲電平的上界，y= ?u+zu為包含噪聲的數(shù)據(jù)幀，①GRmxn為測量 矩陣，Zu是加性高斯白噪聲，I|u|Ii為取u的Ii范數(shù)，I|y-?u|I2為取y-?u的1 2范數(shù)。
[0028] 第三方面，本發(fā)明提供一種認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)中的編碼裝置，包括：
[0029] 劃分模塊，用于將信源數(shù)據(jù)劃分為多個(gè)長度為n的數(shù)據(jù)塊，n為大于0的整數(shù)；
[0030] 壓縮編碼模塊，用于使用mXn測量矩陣對每個(gè)長度為n的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行壓縮編碼， 得到長度為m的數(shù)據(jù)幀，m為大于0的整數(shù)；
[0031] 發(fā)送模塊，用于以廣播形式發(fā)送所述數(shù)據(jù)幀。
[0032] 進(jìn)一步地，所述壓縮編碼模塊具體用于：
[0033]
每個(gè)長度為n的數(shù)據(jù)塊U1進(jìn)行壓縮編碼得到長度為m的數(shù)據(jù)幀X1;
[0034] 其中，A為測量矩陣，AGRmXn，UlGRnX1，XlGRmX1，Ctp為使主用戶發(fā)送功率滿足 功率約束Pp而設(shè)定的功率放大參數(shù)。
[0035] 進(jìn)一步地，還包括：
[0036] 獲取模塊，用于在所述劃分模塊將信源數(shù)據(jù)劃分為多個(gè)長度為n的數(shù)據(jù)塊之前， 通過監(jiān)聽信道獲得主用戶發(fā)送端發(fā)送的數(shù)據(jù)幀；
[0037] 處理模塊，用于根據(jù)獲得的數(shù)據(jù)幀將主數(shù)據(jù)塊譯出；
[0038] 所述劃分模塊具體用于：
[0039] 將從信源數(shù)據(jù)劃分為多個(gè)長度為n的從數(shù)據(jù)塊，并利用所述主數(shù)據(jù)塊對所述從數(shù) 據(jù)塊進(jìn)行臟紙編碼，得到臟紙編碼后且長度為n的從數(shù)據(jù)塊；
[0040] 所述壓縮編碼模塊具體用于：
[0041]
長度為n的主數(shù)據(jù)塊進(jìn)行壓縮編碼得到長度為叫的 數(shù)據(jù)幀X2i
對所述臟紙編碼后的長度為n的從數(shù)據(jù)塊進(jìn)行壓縮 編碼得到長度為Hl1的數(shù)據(jù)幀X2 2;
[0042] 其中，測量矩陣為相互獨(dú)立的矩陣AjP B，A屬A的子矩陣，由A的m萬構(gòu)成，
as是為使從用戶發(fā)送功率滿足功率約束Ps而設(shè)定的功率放大 參數(shù)，4為長度為n的主數(shù)據(jù)塊，U2為所述臟紙編碼后且長度為n的從數(shù)據(jù)塊，U2GRnX1， 2-1..... …：2-.2. '
[0043] 進(jìn)一步地，所述發(fā)送模塊具體用于：
[0044] 以廣播形式發(fā)送數(shù)據(jù)幀
，其中，a為用于中 繼主數(shù)據(jù)的功率分配因子，所述從用戶發(fā)送端以功率aPs發(fā)送X2i，以功率（I-a)PS發(fā)送 X2 2°
[0045] 第四方面，本發(fā)明提供一種認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)中的譯碼裝置，包括：
[0046] 接收模塊，用于接收包含噪聲的數(shù)據(jù)幀；
[0047] 譯碼模塊，用于根據(jù)基追蹤去噪算法，采用測量矩陣對接收到的包含噪聲的數(shù)據(jù)