用于认知无线电网络的解码反馈感测的方法和装置制造方法
【专利摘要】公开内容的实施例提供用于对用于认知无线电网络的反馈感测进行解码的方法和装置。该方法包括：从辅节点接收信号；对接收的信号进行解码以得到辅信号；从接收的信号剥离辅信号以得到剩余信号；并且基于剩余信号和解码错误概率来判定主用户PU的状态。根据本发明，借助基于解码错误概率对反馈感测进行解码，也可以优化辅用户的平均可实现速率。
【专利说明】用于认知无线电网络的解码反馈感测的方法和装置
【技术领域】
[0001]本发明的实施例主要地涉及通信技术。更具体而言，本发明的实施例涉及一种用于认知无线电网络的解码反馈感测的方法和装置。
【背景技术】
[0002]认知无线电(CR)近来已经作为一种用于提高频率利用并且解决其中辅用户(SU)可以接入主频带而未对主用户(PU)引起大量干扰的频谱稀缺问题的有前途的技术而显现。目前存在有用于CR的三种主要频谱接入方式:i)铺垫(underlay)或者所谓频谱共享方案，其中只要保护I3U的服务质量(QoS)就允许SU与PU共存；ii)机会主义频谱接入，其中SU可以仅在主频带被检测到空闲时接入它们；以及(iii)前两者的组合，即基于感测的频谱共享，其中SU先感测频率频谱以确定I3U的状态(活跃/空闲)，然后基于判定来选择它的发送功率。
[0003]根据仿真和理论分析二者，基于感测的频谱共享在对的给定的干扰之下得到最大辅助可实现速率。如图1中所示，这一方式包含两个阶段:感测和数据传输。在帧n、n+l的感测时隙τ期间，SU执行频谱感测并且确定PU是否不存在。在数据传输时隙T-τ期间，SU在PU被确定不存在时用大发送功率接入主频带(否则用低发送功率接入主频带)，以便避免对PU的干扰。
[0004]Sterg1s Stotas 和 Arumugam Nal Ianathan 已经提出一种用于在 CR 中的频谱感测的改进方式:标题为 “Optimal Sensing and Power Allocat1n Strategy foran Efficient Cognitive Rad1 System” 并且发表于 2011 年 6 月 5-9 日的 2011 IEEEInternat1nal Conference的Communicat1ns (ICC)中。在该提出的方式中，取代使用有限时间量τ，帧T的整个持续时间可以用于频谱感测。以这一方式，频谱感测和数据传输可以同时被执行并且因此最大化二者的持续时间。参照图2，提出的认知无线电系统的帧结构包括单个时隙(帧η，η+1)，在该时隙期间，频谱感测和数据传输二者由SU1和SU2同时执行。开始，执行初始频谱感测以确定频率频带的状态(活跃/空闲)。在检测到频率频带空闲时，辅发送器在帧的持续时间接入它并且向辅接收器发送信息。后者对来自辅发送器的信号进行解码、从接收的信号剥离它并且将剩余信号用于频谱感测，以便确定认知无线电系统在下一帧中的动作。由于SU可以从接收的信号减去解码的符号，同时剩余信号应当遵循与在感测时隙期间的模型相同的模型，所以继而可以利用剩余信号用于频谱感测。因此，可以省略感测时隙并且整个时隙可以用于传输。
[0005]为了通过从接收的信号剥离解码的信号来正确传导感测信号，解码必须正确。如果解码不正确，则剩余信号将对于频谱感测不正确。在以上提到的论文中，假设符号可以总是被正确解码。然而，因为解码可能由于接收的信号的质量而并非总是正确，所以建议的方式可能在使用中不切实际。
【发明内容】
[0006]鉴于前述问题，需要改进对用于认知无线电网络的解码反馈感测。本发明提出一种基于解码错误概率的用于认知无线电网络的解码反馈感测。
[0007]根据本发明的第一方面，本发明的实施例提供一种用于对用于认知无线电网络的反馈感测进行解码的方法，该方法包括:从辅节点接收信号；对接收的信号进行解码以得到辅信号；从接收的信号剥离辅信号以得到剩余信号；并且基于剩余信号和解码错误概率判定主用户PU的状态。
[0008]根据本发明的第二方面，本发明的实施例提供一种用于对用于认知无线电网络的反馈感测进行解码的装置，该装置包括:第一接收单元，用于从辅节点接收信号；解码单元，用于对接收的信号进行解码以得到辅信号；剥离单元，用于从接收的信号剥离辅信号以得到剩余信号；以及第一判定单元，用于基于剩余信号和解码错误概率判定主用户PU的状态。
[0009]用本发明预计以下益处。根据本发明，借助基于解码错误概率的解码反馈感测，可以实现辅用户的平均可实现速率。
[0010]本发明的实施例的其它特征和优点也将从在结合附图阅读时的具体实施例的以下描述中变得清楚，附图通过示例举例说明本发明的实施例的原理。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]在示例的意义上呈现本发明的实施例，并且以下参照附图更具体说明它们的优点，其中:
[0012]图1图示具有感测时隙的认知无线电网络的帧结构的示意图；
[0013]图2图示无感测时隙的认知无线电网络的帧结构的示意图；
[0014]图3图示认知无线电网络的系统模型的示意图；
[0015]图4图示根据本发明的一个实施例的用于认知无线电网络的解码反馈感测的方法的流程图；
[0016]图5图示根据本发明的一个实施例的优化方法的流程图；
[0017]图6图示根据本发明的另一实施例的认知无线电网络的解码反馈感测的方法的流程图；
[0018]图7图示根据本发明的一个实施例的用于认知无线电网络的解码反馈感测的装置的框图；
[0019]图8图示根据本发明的一个实施例的优化单元的框图；并且
[0020]图9图示根据本发明的另一实施例的用于认知无线电网络的解码反馈感测的装置的框图。
【具体实施方式】
[0021]参照附图具体描述本发明的各种实施例。各图中的流程图和框图举例说明根据本发明的实施例的装置、方法以及计算机程序产品可执行的架构、功能和操作。就这一点而言，在流程图或者框图中的每个块可以代表包含用于执行指定的逻辑功能的一个或者多个可执行指令的模块、程序或者代码部分。应当注意在一些备选中，在块中指示的功能可以按照与如各图中所示顺序不同的顺序出现。例如可以基本上并行或者按照相反顺序实际执行连续图示的两个块，这视有关功能而定。也应当注意框图和/或在流程图中的每个块及其组合可以由用于执行指定的功能/操作的基于专用硬件的系统或者由专用硬件和计算机指令的组合实施。
[0022]图3图示认知无线电网络的系统模型的示意图。在图3中，CR网络视为具有一对主发送器和接收器以及在给定的干扰限制之下与主频带共享频谱的一对辅通信节点。令Y 1、hi和g分别表示从主发送器(PT)到辅用户SUi的瞬时信道功率增益、从SUi到主接收器(PR)的瞬时信道功率增益和辅链路的瞬时信道功率增益。假设信道增益为遍历、静态和在辅用户已知。在实践中，可以向辅用户提供主发送器的信道增益，或者辅用户可以通过监视主用户的训练符号来检测信道增益。
[0023]图4图示根据本发明的一个实施例的用于认知无线电网络的解码反馈感测的方法的流程图。可以在认知网络的辅节点处执行图4的方法。
[0024]在步骤410，SU2在无感测时隙的数据帧接收来自另一辅节点SU1的信号。假设帧结构如同图2中的帧结构。
[0025]在步骤420，SU2对接收的信号进行解码以得到辅信号。
[0026]在步骤430，SU2W接收的信号剥离辅信号以得到剩余信号并且将剩余信号用于频谱感测。
[0027]在步骤440，SU2基于剩余信号和解码错误概率判定主用户的状态。
[0028]假设在每帧中有M个BPSK符号。在SU2的在第k帧中的第i个接收的符号可以表达为:
【权利要求】
1.一种用于对用于认知无线电网络的反馈感测解码的方法，包括: a)从辅节点接收信号； b)对接收的所述信号进行解码以得到辅信号； c)从接收的所述信号剥离所述辅信号以得到剩余信号；以及 d)基于所述剩余信号和解码错误概率来判定主用户PU的状态。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述PU的状态包括: PU存在并且所述解码正确； PU存在并且所述解码不正确； PU不存在并且所述解码正确；以及 PU不存在并且所述解码不正确。
3.根据权利要求2所述的方法，还包括: 基于PU的所述状态来优化所述辅用户。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述优化还包括: 计算所述剩余信号的累计能量； 计算所述状态中的每个状态的概率密度函数； 通过所述累计能量、所述概率密度函数和预定义阈值来判定虚警和误检的概率；以及基于所述虚警和误检的概率在峰发送功率、平均发送功率和对所述PU的平均干扰的约束之下，优化辅用户的平均可实现速率。
5.根据权利要求4所述的方法，其中优化辅用户的平均可实现速率还包括: 单独计算最优功率分配或者检测概率，同时假设另一项固定。
6.根据权利要求1所述的方法，还包括: 在感测时隙中接收感测信号； 基于所述感测信号判定主用户PU的状态；以及 组合由所述感测信号判定的所述状态和步骤d)的所述状态以确定的最终状态。
7.一种用于对用于认知无线电网络的反馈感测解码的装置，包括: 第一接收单元，用于从辅节点接收信号； 解码单元，用于对接收的所述信号进行解码以得到辅信号； 剥离单元，用于从接收的所述信号剥离所述辅信号以得到剩余信号；以及 第一判定单元，用于基于所述剩余信号和解码错误概率来判定主用户PU的状态。
8.根据权利要求7所述的装置，其中所述的状态包括: PU存在并且所述解码正确； PU存在并且所述解码不正确； PU不存在并且所述解码正确；以及 PU不存在并且所述解码不正确。
9.根据权利要求8所述的装置，还包括: 第一优化单元，用于基于PU的所述状态来优化所述辅用户。
10.根据权利要求9所述的装置，其中所述第一优化单元包括: 第一计算单元，用于计算所述剩余信号的累计能量； 第二计算单元，用于计算所述状态中的每个状态的概率密度函数； 第二判定单元，用于通过所述累计能量、所述概率密度函数和预定义阈值来判定虚警和误检的概率；以及 第二优化单元，用于基于所述虚警和误检的概率在峰发送功率、平均发送功率和对所述的平均干扰的约束之下优化辅用户的平均可实现速率。
11.根据权利要求10所述的装置，其中所述第二优化单元还单独计算最优功率分配或者检测概率，同时假设另一项固定。
12.根据权利要求7所述的装置，还包括: 第二接收单元，用于在感测时隙中接收感测信号； 第三判定单元，用于基于所述感测信号判定主用户PU的状态；以及组合单元，用于组合所述第三判定单元判定的所述状态和所述第一判定单元的所述状态以确定I3U的最终状态。
【文档编号】H04W16/14GK104205909SQ201280071709
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2012年6月6日 优先权日:2012年6月6日
【发明者】李朝峰, 雷鸣, 高飞飞, 陈忠 申请人:日电（中国）有限公司