认知无线网络中的编码、译码方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种认知无线网络中的编码、译码方法及装 置。
【背景技术】
[0002] 针对目前频谱资源匮乏，而频谱利用不完全的现状，认知无线网络技术应运而生， 并引起国际社会的广泛关注，认知无线网络的出现，可提高现有通信网络的频谱利用率和 系统容量。认知无线网络由主网络和认知网络组成，主网络指现有的通信网络，主网络中的 用户已获授权在某一频带工作，认知网络是不具有授权频带的网络，认知网络中的用户可 通过其具备的认知功能来共享主网络中已授权的频带。主网络中和认知网络中使用同一 频带的用户分别称为主用户（包括主发送端和主接收端）和从用户（包括从发送端和从接 收端）。认知无线网络的工作模式可以分为三类：Interweave、Underlay和Overlay。在 Overlay模式下，主用户和从用户共享授权频带，同时进行通信，并且从用户由于具有认知 功能，可以获得并转发主用户的信源信息，从而保证主用户的通信不受到影响。通信过程可 分为两个阶段，在第一时间段内，从用户监听信道以获得主用户的码本和/或主用户传输 的信息，在第二时间段内，从用户使用部分功率来中继主用户的信息给主接收端，使用其余 功率发送自己的信息，从用户的中继行为可以协助主用户的通信，保持甚至改善主用户的 通信质量。
[0003] 在主用户的信息传输和从用户的信息传输过程中，现有技术使用分离的信源编译 码和信道编译码，图1为现有技术中的编码、译码过程示意图，如图1所示，PT、PR为主发送 端和主接收端，CT、CR为从发送端和从接收端，信息传输过程为：主用户信息W1经信源编码 器1进行信源编码，再经信道编码器1进行信道编码为数据帧X1后由PT广播发送，PR接收 到包含X1和加性噪声N1的信号，经译码器1译码输出，从用户信息W2和从用户获得的主用 户信息S经信源编码器2进行信源编码，再经信道编码器2进行信道编码为数据帧X2后由 CT广播发送，CR接收到包含X2和加性噪声N2的信号经译码器2译码输出。
[0004] 现有的编译码实现方法往往是结合最优信源编码和最优信道编码实现的，缺点 是：1、发送端编码复杂度较高；2、由于信源编码压缩比很高，对差错十分敏感，如果信道编 码的差错保护性能不够好，当信道条件出现突然恶化时，数据帧中一些零星的错误就会导 致整个数据帧无法正确译码，因此信息传输的可靠性不高。
【发明内容】
[0005] 本发明提供一种认知无线网络中的编码、译码方法及装置，主用户的信息传输和 从用户的信息传输过程中均使用压缩感知技术实现编、译码，可降低发送端的复杂度，并提 高认知无线网络中信息传输的可靠性。
[0006] 第一方面，本发明提供一种认知无线网络中的编码方法，包括：
[0007] 发送端将信源数据划分为多个长度为n的数据块，n为大于0的整数；
[0008] 所述发送端使用mXn测量矩阵对每个长度为n的数据块进行压缩编码，得到长度 为m的数据帧，m为大于0的整数；
[0009] 所述发送端以广播形式发送所述数据帧。
[0010] 进一步地，所述发送端为主用户发送端，所述发送端使用mXn测量矩阵对每个长 度为n的数据块进行压缩编码，得到长度为m的数据帧，包括：
[0011]
对每个长度为n的数据块七进行压缩 编码得到长度为m的数据帧X1;
[0012] 其中，A为测量矩阵，AGRmXn，UlGRnX1，XlGRmX1，Ctp为使主用户发送功率满足 功率约束Pp而设定的功率放大参数。
[0013] 进一步地，所述发送端为从用户发送端，所述发送端将信源数据划分为多个长度 为n的数据块之前，还包括：
[0014] 所述从用户发送端通过监听信道获得主用户发送端发送的数据帧并根据获得的 数据帧将主数据块译出；
[0015] 所述发送端将信源数据划分为多个长度为n的数据块，包括：
[0016] 所述从用户发送端将从信源数据划分为多个长度为n的从数据块，并利用所述主 数据块对所述从数据块进行脏纸编码，得到脏纸编码后且长度为n的从数据块；
[0017] 所述发送端使用mXn测量矩阵对每个长度为n的数据块进行压缩编码，得到长度 为m的数据帧，包括：
[0018]
对长度为n的主数据块进行压缩编 码得到长度为叫的数据帧X2
吋所述脏纸编码后的长度为n的 从数据块进行压缩编码得到长度为Hl1的数据帧X2 2;
[0019] 其中，测量矩阵为相互独立的矩阵AjPB，A1是A的子矩阵，由A的m^亍构成，
as是为使从用户发送功率满足功率约束Ps而设定的功率放大 参数，4为长度为n的主数据块，U2为所述脏纸编码后且长度为n的从数据块，U2GRnX1，
[0020] 进一步地，所述发送端以广播形式发送所述数据帧，包括：
[0021] 所述从用户发送端以广播形式发送数据帧
中，a为用于中继主数据的功率分配因子，所述从用户发送端以功率aPs发送X21，以功率 (1-a把发送X2 2。
[0022] 第二方面，本发明提供一种认知无线网络中的译码方法，包括：
[0023] 接收端接收包含噪声的数据帧；
[0024] 所述接收端根据基追踪去噪算法，采用测量矩阵对接收到的包含噪声的数据帧进 行译码；
[0025] 所述基追踪去噪算法为：
[0026] 求解满足条件IIy_?uI12彡e的最小值minIIuIIi，得到译码后的信源数据u;
[0027] 其中，e为噪声电平的上界，y= ?u+zu为包含噪声的数据帧，①GRmxn为测量 矩阵，Zu是加性高斯白噪声，I|u|Ii为取u的Ii范数，I|y-?u|I2为取y-?u的1 2范数。
[0028] 第三方面，本发明提供一种认知无线网络中的编码装置，包括：
[0029] 划分模块，用于将信源数据划分为多个长度为n的数据块，n为大于0的整数；
[0030] 压缩编码模块，用于使用mXn测量矩阵对每个长度为n的数据块进行压缩编码， 得到长度为m的数据帧，m为大于0的整数；
[0031] 发送模块，用于以广播形式发送所述数据帧。
[0032] 进一步地，所述压缩编码模块具体用于：
[0033]
每个长度为n的数据块U1进行压缩编码得到长度为m的数据帧X1;
[0034] 其中，A为测量矩阵，AGRmXn，UlGRnX1，XlGRmX1，Ctp为使主用户发送功率满足 功率约束Pp而设定的功率放大参数。
[0035] 进一步地，还包括：
[0036] 获取模块，用于在所述划分模块将信源数据划分为多个长度为n的数据块之前， 通过监听信道获得主用户发送端发送的数据帧；
[0037] 处理模块，用于根据获得的数据帧将主数据块译出；
[0038] 所述划分模块具体用于：
[0039] 将从信源数据划分为多个长度为n的从数据块，并利用所述主数据块对所述从数 据块进行脏纸编码，得到脏纸编码后且长度为n的从数据块；
[0040] 所述压缩编码模块具体用于：
[0041]
长度为n的主数据块进行压缩编码得到长度为叫的 数据帧X2i
对所述脏纸编码后的长度为n的从数据块进行压缩 编码得到长度为Hl1的数据帧X2 2;
[0042] 其中，测量矩阵为相互独立的矩阵AjP B，A屬A的子矩阵，由A的m万构成，
as是为使从用户发送功率满足功率约束Ps而设定的功率放大 参数，4为长度为n的主数据块，U2为所述脏纸编码后且长度为n的从数据块，U2GRnX1， 2-1..... …：2-.2. '
[0043] 进一步地，所述发送模块具体用于：
[0044] 以广播形式发送数据帧
，其中，a为用于中 继主数据的功率分配因子，所述从用户发送端以功率aPs发送X2i，以功率（I-a)PS发送 X2 2°
[0045] 第四方面，本发明提供一种认知无线网络中的译码装置，包括：
[0046] 接收模块，用于接收包含噪声的数据帧；
[0047] 译码模块，用于根据基追踪去噪算法，采用测量矩阵对接收到的包含噪声的数据