一种协作压缩感知量化转发方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及无线通信物理层领域，尤其涉及一种协作压缩感知量化转发方法。
【背景技术】
[0002] 传统的奈奎斯特抽样定理要求信号的采样速率大于等于信号最高频率的两倍，然 而信号的采样过程会产生大量的冗余数据，而压缩感知打破了传统的采样定理，将采样和 压缩结合起来，只要信号满足某种稀疏特性或者在某个变换基的作用下变为稀疏信号，便 能够精确恢复。将压缩感知的技术应用于无线传感器网络，不仅可以降低能量消耗而且可 以减少所使用信道的数量，满足无线传感器网络的要求。然而压缩感知产生的观测值并不 是二进制比特流，并且接收端无法高精度地恢复出原始数据，因此需要采用量化方式来将 观测信号变换为二进制比特流进行传输，从而优化整个传输过程，降低重构的误码率，保证 接收者能够无误码地重构出原始信号。
【发明内容】
[0003] 本发明提供了一种协作压缩感知量化转发方法，本方法基于压缩感知理论的量化 算法，将其应用于多节点通信模型中，降低重构的误码率，保证接收者能够基本无误码地重 构出原始信号，详见下文描述：
[0004] 一种协作压缩感知量化转发方法，所述协作压缩感知量化转发方法包括以下步 骤：
[0005] 基于压缩感知理论建立协作通信系统模型；
[0006]N个源节点同时发送消息，将源节点到中继节点之间的信道矩阵作为测量矩阵，即 作为密钥，使消息在中继节点处完成压缩感知变换；
[0007] 中继节点对压缩后的消息进行均匀量化；中继节点将量化后的消息转发给目的节 占.
[0008]目的节点根据已有压缩感知重构算法，得到原始消息和重构误差。
[0009] 所述协作通信系统模型具体为：
[0010] N个源节点经过M个中继节点协作转发，与目的节点进行通信；此过程受到E个窃 听节点的窃听，假设源节点发送的信号稀疏度为K，K<<N，M彡cKlog(N/K)，c彡4的常 量。
[0011] 其中，所述中继节点接收到的消息为：
[0012]
【主权项】
1. 一种协作压缩感知量化转发方法，其特征在于，所述协作压缩感知量化转发方法包 括以下步骤： 基于压缩感知理论建立协作通信系统模型； N个源节点同时发送消息，将源节点到中继节点之间的信道矩阵作为测量矩阵，即作为 密钥，使消息在中继节点处完成压缩感知变换； 中继节点对压缩后的消息进行均匀量化；中继节点将量化后的消息转发给目的节点； 目的节点根据已有压缩感知重构算法，得到原始消息和重构误差。
2. 根据权利要求1所述的一种协作压缩感知量化转发方法，其特征在于，所述协作通 信系统模型具体为： N个源节点经过M个中继节点协作转发，与目的节点进行通信；此过程受到E个窃听节 点的窃听，假设源节点发送的信号稀疏度为K，K << N，M彡cKlog(N/K)，c彡4的常量。
3. 根据权利要求1所述的一种协作压缩感知量化转发方法，其特征在于，所述中继节 点接收到的消息为：
其中，Ps为每个源节点的发送功率，Hot为源节点到中继节点的信道矩阵；η #为源节点 到中继节点的信道的噪声；X为源节点的发送信息。
4. 根据权利要求1所述的一种协作压缩感知量化转发方法，其特征在于，所述中继节 点对压缩后的消息进行均匀量化具体为：
其中，aUin表示取得最大值时自变量取值的运算，为量化后的消息，q为所选码 本集中的最接近消息Ra的码元。
【专利摘要】本发明公开了一种协作压缩感知量化转发方法，所述协作压缩感知量化转发方法包括以下步骤：基于压缩感知理论建立协作通信系统模型；N个源节点同时发送消息，将源节点到中继节点之间的信道矩阵作为测量矩阵，即作为密钥，使消息在中继节点处完成压缩感知变换；中继节点对压缩后的消息进行均匀量化；中继节点将量化后的消息转发给目的节点；目的节点根据已有压缩感知重构算法，得到原始消息和重构误差。本发明将均匀量化的方法应用到压缩感知观测值的量化中可以优化整个过程，降低误码率，保证接收者可以基本无误地重构原始信号。
【IPC分类】H04W16-22
【公开号】CN104540147
【申请号】CN201510037205
【发明人】付晓梅, 赵梦微, 邢娜
【申请人】天津大学
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2015年1月23日