[发明专利]基于无速率码的认知多用户多信道系统的分布式接入传输方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信领域，具体涉及一种基于无速率码的认知多用户多信 道系统的分布式接入传输方法。

背景技术

随着各种无线通信技术应用的快速发展，无线频谱资源日趋紧张。为了有 效地提高频谱资源的利用效率，认知无线电(Cognitive Radio)技术成为目前无 线通信领域研究的热点。认知无线电技术的核心思想是，它通过可靠地感知频 谱环境，探测授权的主用户的活动状态，同时允许未授权的从用户自适应地、 机会式地动态占用即时可用的频谱资源，同时在整个通信过程中不给主用户 带来有害干扰。最近，认知无线电系统(简称认知系统)在多用户多信道环 境下的通信问题受到越来越多的关注。为了保证主用户的QoS(Quality of Service)要求，从用户需要具有可靠的频谱感知能力以动态接入空闲子信道， 以及良好的接入传输技术以完成自身的通信。一种具有公共控制信道的信道 选择策略(见“Distributed coordination protocol for common control channel selection in multichannel Ad-Hoc cognitive radio networks，”in Proc.IEEE WiMob’09，pp.227-232，Nov.2009.)被提出，通过利用主用户活动规律和从用 户之间的相互联系以完成信息的传输；一种基于排队模型的动态频谱选择方 法(见“Dynamic channel selection for multi-user video streaming over cognitive radio networks，”in Proc.IEEE ICIP’08，pp.2316-2319，Oct.2008)被提出以保证 主用户的QoS要求；而一种基于感知时间策略的信道选择方法(见“Detection timing and channel selection for periodic spectrum sensing in cognitive radio，”in Proc.IEEE Globecom’08，pp.1-5，Nov.2008.)被提出以充分利用频谱资源。但 是以上策略和方法都是基于中心式控制机制，需要有一个中心控制节点以及 相应的控制信道、控制协议以实现各个从用户之间控制信息的交互，从而完 成各用户的通信，这样系统的复杂度和开销都很大。如何在各个从用户不需 要任何信息交互的情况下完成分布式的接入传输，成为一个具有重要意义的 研究问题。

另外，在通信过程中使用的信道编码方式同样会影响到系统的频谱使用效 率。传统的码率固定的编码方式(如分组码，卷积码等)，需要发送端估计信道 状态信息CSI(Channel State Information)以设计一个固定的传输码率，并且在传输 过程中需要引入良好的反馈重传机制以保证每一个编码包的正确传输。另外， 在多用户多信道系统中，不同信道上编码包之间的调度策略也必须进行良好的 设计以保证通信的有效进行。这些操作都会给系统带来很大的开销和时延，降 低频谱使用效率。最近，一种具有自适应链路适配特性的新型信道编码方式—— 无速率码(Rateless Code)，被提出并应用到无线通信中。无速率码与传统的码 率固定的编码方式最大的不同在于它在发送端不设定固定码率，其编码包的个 数是没有限制的。发送端按照一定方式源源不断的随机产生编码包并发送出去， 接收端则在接收到这些编码包后尝试译码。接收端并不关心具体的某一个编码 包是否被成功接收，而是关心成功接收到的编码包的总数量。接收端在接收到 足够多的编码包后尝试译码，如果译码失败，可以再多接收一些编码包然后继 续尝试译码，接收端一直重复这个过程直到译码成功。一旦译码成功，接收端 只需要发送一个非常简单的信号告知发送端停止编码包的发送即可，这样就完 成了整个传输过程。由此可见，采用无速率码编码方式，可以在发送端不知道 任何CSI，以及在传输过程中无需任何反馈重传机制的条件下，自适应地调整传 输码率，保证信息有效可靠的传输。在多用户多信道系统中，使用无速率码能 够有效地对抗不同编码包间的冲突碰撞，不需要考虑不同信道上编码包的调度 问题，从而能有效地提高频谱使用效率。

以此为启发，本专利结合认知无线电技术和无速率码技术，提出一种基于 无速率码的认知多用户多信道系统的分布式接入传输方法。

发明内容