CN105049139A - 一种应用于认知无线电***中的认知用户信息传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于认知无线电技术领域，公开了一种认知用户信息传输方法。本发明是通过自适应中继选择，来完成两个认知用户之间的信息交换。首先认知用户SU₁和SU₂通过彼此之间的直接链路，向对方发送信息。如果信息被对方成功接收，则此次通信结束。否则，如果SU₁或SU₂没有接收到对方信息，则单向中继被激活，辅助传输失败的那个认知用户，完成信息传输；如果SU₁和SU₂都未能成功接收对方信息，则双向中继被激活，辅助两个认知用户完成双向信息交换。本发明发挥非中继的直接传输和借助中继的协作传输两种方法的优点，使两个认知用户之间信息交换的传输中断概率降低，分集复用折中性能提高。

Description

一种应用于认知无线电***中的认知用户信息传输方法

技术领域

本发明属于认知无线电技术，特别涉及一种应用于认知无线电***中的认知用户信息传输方法。

背景技术

传统的静态频谱分配体制，使频谱资源的利用出现了浪费。认知无线电(CognitiveRadio)是专门解决无线电频谱资源短缺与低效利用问题的方法。与传统的频谱利用方法相比，认知无线电的优势在于它使用动态频谱接入方式。即在不影响授权频带用户(也称主用户PU，primaryusers)正常通信的情况下，非授权用户(也称次用户SU，secondaryusers，或认知用户，cognitiveusers)智能地感知主用户暂时未使用的空闲频谱(也称频谱空穴)，通过接入空闲频谱进行认知用户间的通信，从而实现主、认知用户间的频谱资源共享，提高无线频谱的利用率。然而，在认知无线电网络中，由于不完美频谱感知的存在，主次用户间会有相互干扰，这将降低主、次用户***性能。

协作技术可以有效改善频谱感知和认知用户信息传输性能。对于协作技术改善认知用户信息传输性能的研究，文献《认知无线电网络中多中继辅助的认知传输》(Y.L.Zou,Y.D.Yao,B.Y.Zheng."Cognitivetransmissionswithmultiplerelaysincognitiveradionetworks",IEEETrans.onWirelessCommun.,vol.10,no.2,pp.648-659,2011)提出的单向中继辅助的认知用户源节点与目的节点通信方案，与直接传输方案相比，获得了更低的认知用户通信中断概率。然而，在实际收发信机半双工工作模式的条件下，单向协作中继技术的频谱效率受到限制，尤其是实现两个终端用户之间的双向信息交换时，传统的单向中继需要四个时隙。因此，双向中继技术被引入认知无线网络。文献《认知OFDMA网络中的频谱租赁和协作资源分配》(M.Tao,Y.Liu."SpectrumleasingandcooperativeresourceallocationincognitiveOFDMAnetworks",JournalofCommunicationsandNetworks,vol.15,no.1,pp.102-110,2013)的研究表明，主、次用户通过双向中继协作，完成各自信息传输，可以使主、次用户的***性能都得到提升。

以上提到的协作方案，都是基于固定中继的协作，即中继总是参与源节点和目的节点之间的通信，而不考虑这种中继协作是否适合实际的网络状况，如源和目的节点之间的直接链路质量、***带宽的限制或数据速率的需求。文献《下垫式认知网络中瑞利信道下选择性协作性能分析》(S.I.Hussain,M.M.Abdallah,M.-SAlouini,M.Hasna,andK.Qaraqe,“PerformanceanalysisofselectivecooperationinunderlaycognitivenetworksoverRayleighchannels,”inProc.2011IEEEInternationalWorkshoponSignalProcessingAdvancesinWirelessCommunications,pp.116-120,2011)研究表明，基于固定中继的协作，存在浪费***资源的可能性，尤其是当源、目的节点间的信道质量很好的时候。为此，有研究者提出考虑实际网络状况的自适应认知用户信息传输方法。文献《认知无线电中选择性协作的分集复用折中性能》(Y.Zou,Y.Yao,andB.Zheng,“Diversity-multiplexingtradeoffinselectivecooperationforcognitiveradio,”IEEETrans.Commun.,vol.60,no.9,pp.2467-2481,Sept.2012)和文献《下垫式认知无线电网络中的混合协作》(N.H.Mahmood,F.Yilmaz,G.E.Oien,andM.-S.Alouini,“Onhybridcooperationinunderlaycognitiveradionetworks,”IEEETrans.WirelessCommun.,vol.12,no.9,pp.4422-4433,Sept.2013)分别提出了基于ACK的选择性协作方案和混合协作方案。在这两个方案中，***中存在单向中继，但它仅在认知源节点到目的节点的直接链路传输失败后，才被激活，用以辅助源到目的节点的通信。这两种自适应方案结果显示，***中断概率和分集复用折中性能都好于基于固定中继协作的方案。文献《基于自适应双向中继的填充式认知无线***》(A.Hyadi,E.-M.Driouch,W.Ajib,andM.-S.Alouini,“Overlaycognitiveradiosystemswithadaptivetwo-wayrelaying,”2013IEEEGlobalCommunicationsConference(GLOBECOM),pp.937-942,9-13Dec.2013)提出了自适应双向中继传输方案，即认知双向中继根据是否成功解码所接收信息，选择解码前传或放大前传中继方式。结果表明，此自适应传输方案比单纯的解码前传和放大前传方案，获得了更好的中断概率性能。综上可见，考虑网络实际状况的各种自适应协作传输方法，比固定中继协作，在性能上具有明显的优势。

本发明也属于自适应协作传输方法。与以上已有方法不同的是，在源节点和目的节点之间的直接链路传输失败时，单向和双向中继两种方式被分别选择(已有方法仅采用一种中继方式)，保证源和目的节点之间的信息交换，在3个时隙内完成。这种方法，比利用纯粹的单向中继传输，完成双向信息交换所需的4个时隙，节省了1个时隙。而与纯粹的双向中继传输，完成双向信息交换所需的3个时隙，一样多，没有增加额外开销。更重要的是，在源和目的节点之间的直接链路传输成功时，只要2个时隙就可完成双向信息交换，从而充分利用了源和目的节点之间的直接链路。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用于认知无线电***中的，可以根据非中继直接传输链路信道质量，自适应进行认知中继选择的协作双向信息传输方法，以降低认知用户信息传输的中断概率，改善分集复用折中性能。

本发明的技术方案。

一种应用于认知无线电***中的认知用户信息传输方法，具体步骤如下：

(1)认知用户进行频谱感知，检测到主用户未使用的空闲频谱后，认知用户SU₁和认知用户SU₂利用此空闲频谱进行信息传输，完成彼此之间的信息交换。

(2)认知用户SU₁首先利用与认知用户SU₂之间的直接链路发信息给认知用户SU₂，并对所发信息进行循环冗余编码。认知用户SU₂接收后，进行循环码的解码，如果解码正确，则反馈一个应答(acknowledgement)信号给认知用户SU₁和认知中继CR，认知中继CR包括单向中继CR₁和双向中继CR₂。此时，认知用户SU₂接收信息为

$y_2(k,1)=\sqrt{P_1}{h}_{12}\left(k\right)x_1(k,1)+\sqrt{P_p}{h}_{p2}\left(k\right)x_p(k,1)+n_2(k,1)$

其中P₁和P_p分别表示认知用户SU₁和主用户PU的发射功率，h₁₂(k)和h_p2(k)表示在此认知用户通信的第k个时隙里，认知用户SU₁到认知用户SU₂的信道系数，h_p2表示第k个时隙PU到SU₂的信道系数，x₁(k,1)和x_p(k,1)分别表示认知用户SU₁和主用户PU在第k个时隙的第1个子阶段发送的信息，n₂(k,1)表示第k个时隙第1个子阶段认知用户SU₂接收到的高斯白噪声，其方差为N₀。由此得到，认知用户SU₂接收到的信号干扰噪声比(SINR)为

${\mathrm{SINR}}_2=\frac{{\left|h_{12}\right|}^2{\mathrm{\γ}}_1}{{\left|h_{p2}\right|}^2{\mathrm{\γ}}_p+1}$

其中γ₁＝P₁/N₀，γ_p＝P_p/N₀。|h_p2|²γ_p表示来自主用户的干扰，由对主用户的误检引起(即感知结果为主用户不存在而实际主用户存在)。如果不存在对主用户的误检(即感知结果为主用户不存在而实际主用户也确实未占用频谱)，则认知用户SU₂的接收信噪比(SNR)为SNR₂＝|h₁₂|²γ₁。另一方面，如果认知用户SU₂进行循环码解码时，解码失败，则不反馈应答信号给认知用户SU₁和双向中继CR。

在此第k个时隙的第2个子阶段，认知用户认知用户SU₂利用与认知用户SU₁之间的直接链路发信息给认知用户SU₁，并对所发信息进行循环冗余编码。认知用户SU₁接收后，进行循环码的解码，如果解码正确，则反馈一个应答(acknowledgement)信号给认知用户SU₂和认知中继CR。此时，认知用户SU₁接收到的SINR为

${\mathrm{SINR}}_1=\frac{{\left|h_{21}\right|}^2{\mathrm{\γ}}_2}{{\left|h_{p1}\right|}^2{\mathrm{\γ}}_p+1}$

其中|h₂₁|²表示从认知用户SU₂到认知用户SU₁的信道增益，γ₂＝P₂/N₀。|h_p1|²γ_p表示来自主用户的干扰，由对主用户的误检引起。如果不存在对主用户的误检，则认知用户SU₁接收SNR为SNR₁＝|h₂₁|²γ₂。另一方面，如果认知用户SU₁进行循环码解码时，解码失败，则不反馈应答信号给认知用户SU₂和认知中继CR。

(3)在以上第k个时隙的1、2两个子阶段，如果认知中继CR分别收到了来自认知用户SU₂和认知用户SU₁的应答信号，则表示认知用户SU₁和认知用户SU₂之间的信息交换已成功完成，所以认知中继CR不需要对接收信号进行转发处理，只需舍弃接收信息，等待下一个传输时隙的到来。

(4)在以上第k个时隙的1、2两个子阶段，如果认知中继CR只收到了来自认知用户SU₂的应答信号，则表示认知用户SU₁到认知用户SU₂的信息传输成功了，而认知用户SU₂到认知用户SU₁的信息传输失败。此时，认知单向中继CR₁被激活，处理第2子阶段接收的认知用户SU₂信号后，转发给认知用户SU₁，认知用户SU₁将第二、第三子阶段接收的信号进行合并处理，以获取认知用户SU₂信息。

类似地，在以上第k个时隙的1、2两个子阶段，如果认知中继CR只收到了来自认知用户SU₁的应答信号，则表示认知用户SU₂到认知用户U₁的信息传输成功了，而认知用户SU₁到认知用户SU₂的信息传输失败。此时，认知单向中继CR₁被激活，处理第1子阶段接收的认知用户SU₁信号后，转发给认知用户SU₂，认知用户SU₂将第一、第三子阶段接收的信号进行合并处理，以获取认知用户SU₁信息。

(5)在以上第k个时隙的1、2两个子阶段，如果认知中继CR没有收到应答信号，则表示认知用户SU₁和认知用户SU₂之间两个方向的信息交换都失败了。此时，认知双向中继CR₂被激活，处理SU₁和SU₂的信号后，广播给认知用户SU₁和认知用户SU₂。认知用户SU₂将第一、第三子阶段接收的信号进行合并处理，以获取认知用户SU₁信息。同时，认知用户SU₁将第二、第三子阶段接收的信号进行合并处理，以获取认知用户SU₂信息。

本发明的有益效果：

结合非中继直接传输和借助中继的分集传输，这两种传输方式的优点(即非中继直接传输可以获得满复用增益，借助中继的传输可以获得分集增益)，使认知中继只在非中继直接传输失败时被激活。这样，既发挥了非中继直接传输的优势，节约中继信道资源，也有效利用了中继传输的优点，提高了***分集复用折中性能，降低了认知用户双向信息传输的中断概率。而且，根据非中继直接传输失败的链路个数，利用两种中继方式(即单向中继或双向中继)辅助失败链路完成信息传输。这样，保证了在非中继直接传输失败的情况下，认知用户的双向信息传输总能在3个阶段完成，提高了频谱空穴的利用率。

附图说明

图1认知无线电网络与主用户网络的共存模型

图2本发明方法的流程图

图3认知用户SU₁和认知用户SU₂之间的信息传输，通过非中继的直接链路完成的示意图，

图4认知用户SU₂到认知用户SU₁的信息传输，借助单向中继CR₁完成的示意图；

图5认知用户SU₁到认知用户SU₂的信息传输，借助单向中继CR₁完成的示意图；

图6认知用户SU₁和认知用户SU₂之间的信息传输，借助双向中继CR₂完成的示意图；

图7本发明方法中断概率性能仿真图；

图8本发明方法分集复用折中性能仿真图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本发明做进一步说明。

本发明的***模型示意图如图1所示，认知无线电网络与主用户网络共存。认知网络中的认知用户先对主用户的空闲频谱进行检测，即频谱感知阶段。频谱感知可以采用集中式，即每个认知用户独立地进行频谱感知，但不做出频谱感知判决，***中的融合中心节点对各个认知用户的感知信息进行汇总，然后按照一定融合规则进行合并处理，并与预先设定的检测门限值做比较，最终做出全局判决，再把全局判决结果发送给各个认知用户。图1所示为集中式频谱感知示意图，接入点AP作为融合中心。或采用分布式频谱感知，即各个认知用户独立进行本地频谱感知判决，并相互之间交换频谱感知判决结果，从而获得最终的全局感知决策，再将判决结果发给其它认知用户。

在接收到有空闲频谱的感知信息后，认知用户SU₁和认知用户SU₂将借助此频谱空穴进行数据传输。认知中继CR中的单向中继CR₁和双向中继CR₂作为中继可以辅助认知用户SU₁和认知用户SU₂之间的信息传输。

如图2和图3、图4、图5、图6所示，给出认知用户信息传输阶段，自适应中继选择的方法。首先，第一子阶段，认知用户SU₁发信息给认知用户SU₂，并对信息进行了循环冗余编码。由于通信的广播特性，单向中继CR₁和双向中继CR₂也将收到该信息。认知用户SU₂接收到该信息后，进行循环冗余码的解码，如果解码成功，则发送一个1比特应答信息给认知用户SU₁。认知用户SU₂接收的信号干扰噪声比(SINR)为

${\mathrm{SINR}}_2=\frac{{\left|h_{12}\right|}^2{\mathrm{\γ}}_1}{{\left|h_{p2}\right|}^2{\mathrm{\γ}}_p+1}---\left(1\right)$

如果不存在对主用户的误检，则认知用户SU₂的接收信噪比(SNR)为SNR₂＝|h₁₂|²γ₁。

由于通信的广播特性，单向中继CR₁和双向中继CR₂也将收到该信息。然后，第二子阶段，认知用户SU₂发送信息给认知用户SU₁，过程同上。如果认知用户SU₁解码成功，则发送一个1比特应答信息给认知用户SU₂。认知用户SU₁的接收SINR为

${\mathrm{SINR}}_1=\frac{{\left|h_{21}\right|}^2{\mathrm{\γ}}_2}{{\left|h_{p1}\right|}^2{\mathrm{\γ}}_p+1}---\left(2\right)$

如果不存在对主用户的误检，则认知用户SU₁的接收信噪比(SNR)为SNR₁＝|h₂₁|²γ₂。

此通信过程的示意图，如图3所示，即认知用户SU₁和认知用户SU₂之间的信息传输，图中标号①、②表示认知用户信息传输的2个子阶段。通过非中继的直接链路获得成功，则此次通信结束。应答信号的发送，可以借助于认知网络中的公共控制信道传输。

如果在上述的第一子阶段中，认知用户SU₂在解码循环冗余码时成功，而第二子阶段认知用户SU₁解码循环冗余码时失败，则执行如图4所示的通信过程。图中标号①、②、③表示认知用户信息传输的3个子阶段。第二子阶段，由于认知用户SU₂、单向中继CR₁和双向中继CR₂没有收到认知用户SU₁发来的应答信息，在第三子阶段，认知单向中继CR₁解码在第二子阶段时收到的认知用户SU₂信息，并转发给认知用户SU₁，或者利用放大前传的方式(即先放大认知用户SU₂信息，再转发给认知用户SU₁)辅助认知用户SU₂到认知用户SU₁的通信。这里以解码前传为例，说明中继传输过程。定义事件表示单向中继CR₁解码认知用户SU₂的信息成功，则

${\tilde{E}}_1\stackrel{\mathrm{\Δ}}{=}\left\{\begin{array}{cc}\frac{1}{3}{\log }_2(1+\frac{{\left|h_{2o}\right|}^2{\mathrm{\γ}}_2}{{\left|h_{po}\right|}^2{\mathrm{\γ}}_p+1})>R_2& H_p\left(k\right)=H_1\\ \frac{1}{3}{\log }_2(1+{\left|h_{2o}\right|}^2{\mathrm{\γ}}_2)>R_2& H_p\left(k\right)=H_0\end{array}\right.---\left(3\right)$

式中|h_2o|²表示从认知用户SU₂到认知中继CR₁的信道增益，|h_po|²表示从主用户PU到单向中继CR₁的信道增益。R₂表示认知用户SU₂的数据传输速率。CR₁成功解码认知用户SU₂信息，并转发给认知用户SU₁后，认知用户SU₁将第二、第三子阶段接收的信号进行最大比合并处理，所获得的SINR为

${\mathrm{SINR}}_1\left({\tilde{E}}_1\right)=\frac{{\left|h_{21}\right|}^2{\mathrm{\γ}}_2+{\left|h_{o1}\right|}^2{\mathrm{\γ}}_o}{{\left|h_{p1}\right|}^2{\mathrm{\γ}}_p+1}---\left(4\right)$

式中|h₂₁|²表示从认知用户SU₂到认知用户SU₁的信道增益，|h_p1|²表示从主用户PU到认知用户SU₁的信道增益，|h_o1|²表示从CR₁到认知用户SU₁的信道增益，γ_o＝P_o/N₀，P_o是CR₁的发射功率。至此，此次认知用户SU₁和认知用户SU₂之间的信息交换完成。如果CR₁未能成功解码认知用户SU₂信息，该事件是的补集，表示为则说明此次认知用户SU₁和认知用户SU₂之间的信息交换失败。

图5所示的通信过程，与图4的类似，图中标号①、②、③表示认知用户信息传输的3个子阶段。即在第一子阶段中认知用户SU₂在解码循环冗余码时失败，而第二子阶段，认知用户SU₁解码成功。由于认知用户SU₁、CR₁和CR₂没有收到认知用户SU₂发来的应答信息，在第三子阶段，认知单向中继CR₁解码在第一子阶段时收到的认知用户SU₁信息，并转发给认知用户SU₂，或者利用放大前传的方式(即先放大SU₁信息，再转发给认知用户SU₂)辅助认知用户SU₁到认知用户SU₂的通信。这里以解码前传为例，说明中继传输过程。定义事件表示单向中继CR₁解码认知用户SU₁的信息成功，则

式中R₁表示认知用户SU₁的数据传输速率，|h_1o|²表示从认知用户SU₁到认知中继CR₁的信道增益。单向中继CR₁成功解码认知用户SU₁信息，并转发给认知用户SU₂后，认知用户SU₂将第一、第三子阶段接收的信号进行最大比合并处理，所获得的SINR为

${\mathrm{SINR}}_2\left({\tilde{E}}_2\right)=\frac{{\left|h_{12}\right|}^2{\mathrm{\γ}}_1+{\left|h_{o2}\right|}^2{\mathrm{\γ}}_o}{{\left|h_{p2}\right|}^2{\mathrm{\γ}}_p+1}---\left(6\right)$

式中|h₁₂|²表示从认知用户SU₁到认知用户SU₂的信道增益，|h_o2|²表示从认知中继CR₁到认知用户SU₂的信道增益，|h_p2|²表示从主用户PU到认知用户SU₂的信道增益。则此次认知用户SU₁和认知用户SU₂之间的信息交换完成。如果单向中继CR₁未能成功解码认知用户SU₁信息，该事件是的补集，表示为则说明此次认知用户SU₁和认知用户SU₂之间的信息交换失败。

如果在第一子阶段认知用户SU₂解码循环冗余码失败，而第二子阶段认知用户SU₁解码循环冗余码也失败，则执行如图6所示的通信过程。图中标号①、②、③表示认知用户信息传输的3个子阶段。在第一子阶段和第二子阶段，由于认知用户SU₁、认知用户SU₂、单向中继CR₁和双向中继CR₂都没有收到应答信息，则在第三子阶段，认知双向中继CR₂解码在第一子阶段收到的认知用户SU₁信息和在第二子阶段收到的认知用户SU₂信息，并进行按位异或操作(即网络编码)，或仅对前两个子阶段接收的认知用户SU₁和认知用户SU₂信息进行放大，然后同时广播给认知用户SU₁和认知用户SU₂。定义事件E₁和E₂分别表示双向中继CR₂成功解码认知用户SU₁和认知用户SU₂的信息，则双向中继CR₂同时成功解码认知用户SU₁和认知用户SU₂信息的事件E＝E₁∩E₂，其中

$E_1\stackrel{\mathrm{\Δ}}{=}\left\{\begin{array}{cc}\frac{1}{3}{\log }_2(1+\frac{{\left|h_{1t}\right|}^2{\mathrm{\γ}}_1}{{\left|h_{pt}\right|}^2{\mathrm{\γ}}_p+1})>R_1& H_p\left(k\right)=H_1\\ \frac{1}{3}{\log }_2(1+{\left|h_{1t}\right|}^2{\mathrm{\γ}}_1)>R_1& H_p\left(k\right)=H_0\end{array}\right.---\left(7\right)$

$E_2\stackrel{\mathrm{\Δ}}{=}\left\{\begin{array}{cc}\frac{1}{3}{\log }_2(1+\frac{{\left|h_{2t}\right|}^2{\mathrm{\γ}}_2}{{\left|h_{pt}\right|}^2{\mathrm{\γ}}_p+1})>R_2& H_p\left(k\right)=H_1\\ \frac{1}{3}{\log }_2(1+{\left|h_{2t}\right|}^2{\mathrm{\γ}}_2)>R_2& H_p\left(k\right)=H_0\end{array}\right.---\left(8\right)$

式中|h_1t|²表示从认知用户SU₁到认知中继CR₂的信道增益，|h_2t|²表示从认知用户SU₂到认知中继CR₂的信道增益，|h_pt|²表示从主用户PU到双向中继CR₂的信道增益。则在第三阶段，认知用户SU₁通过最大比合并第一阶段和第三阶段接收信息，获得SINR为

${\mathrm{SINR}}_1\left(E\right)=\frac{{\left|h_{21}\right|}^2{\mathrm{\γ}}_2+{\left|h_{t1}\right|}^2{\mathrm{\γ}}_t}{{\left|h_{p1}\right|}^2{\mathrm{\γ}}_p+1}---\left(9\right)$

式中|h_t1|²表示从双向中继CR₂到认知用户SU₁的信道增益，γ_t＝P_t/N₀，P_t是CR₂的发射功率。同理，认知用户SU₂通过最大比合并第二阶段和第三阶段接收信息，获得SINR为

${\mathrm{SINR}}_2\left(E\right)=\frac{{\left|h_{12}\right|}^2{\mathrm{\γ}}_1+{\left|h_{t2}\right|}^2{\mathrm{\γ}}_t}{{\left|h_{p2}\right|}^2{\mathrm{\γ}}_p+1}---\left(10\right)$

式中|h_t2|²表示从认知中继CR₂到认知用户SU₂的信道增益，由于认知用户SU₁和认知用户SU₂各自知道自己的信息，因此可以从来自双向中继CR₂的信息中，分辨出所需要的对方信息，从而完成了认知用户SU₁和认知用户SU₂之间的双向通信。如果双向中继CR₂未能成功解码认知用户SU₁和认知用户SU₂的信息，该事件是E的补集，表示为E，则说明此次认知用户SU₁和认知用户SU₂之间的信息交换失败。

通过仿真对本发明的技术效果进行说明。按照以上实施例所述公式，可以推导出本发明方法的传输中断概率。图7给出了由本发明实施例所对应的中断概率曲线，以及为了比较，给出了另外3种常见方法的传输中断概率曲线，包括认知用户SU₁和认知用户SU₂仅通过彼此之间的直接链路进行的信息交换(简写为直接链路传输方法)、认知用户SU₁和认知用户SU₂借助彼此之间的单向中继CR₁完成信息交换(简写为单向中继传输方法)、认知用户SU₁和认知用户SU₂借助彼此之间的双向中继CR₂完成信息交换(简写为双向中继传输方法)。其他相关参数设置为频谱空穴存在概率P_a＝0.6，主用户检测概率P_d＝0.99，主用户检测的虚警概率P_f＝0.01，认知用户SU₁和SU₂到认知中继CR的信道增益均值为10，认知用户SU₁和认知用户SU₂之间的信道增益均值为10，主用户到认知用户的信道增益均值为0.1，R₁＝R₁＝0.5bit/s/Hz。由图7可见，本发明的方法比其他3种常用方法，获得了更低的传输中断概率，改善了两个认知用户之间的双向信息传输性能。

图8给出了图7中四种方法，在有限信噪比下的分集复用折中性能比较。如图8所示，直接链路传输方法，由于属于非中继的直接传输方法，因此获得了最大的复用增益，但其分集增益最小。而其他3种中继传输方法中，本发明的方法获得了比传统的固定中继传输方法(即单向中继传输方法和双向中继传输方法)更好的分集复用增益。

Claims (2)

1.一种应用于认知无线电***中的认知用户信息传输方法，其特征在于包含以下步骤：

(1)认知用户进行频谱感知，检测到主用户未使用的空闲频谱后，认知用户SU₁和认知用户SU₂利用此空闲频谱进行信息传输，完成彼此之间的信息交换；

(2)认知用户SU₁和认知用户SU₂首先利用彼此之间的直接链路进行通信，并在收到对方的信息后，反馈一个应答信号给发送方，以及***中的认知中继CR，所述认知中继CR包括单向中继CR₁和双向中继CR₂；如果认知用户SU₁和认知用户SU₂都收到了对方的应答信号，则代表此次信息交换成功，如果发送方没有收到此应答信号，则代表此方向的直接传输失败；

(3)在认知用户SU₁和认知用户SU₂之间的直接信息传输失败后，认知中继CR被激活，并协助直接传输失败的链路完成信息传输。

2.一种应用于认知无线电***中的认知用户信息传输方法，其特征在于所述步骤(3)认知中继CR协助直接传输失败的链路完成信息传输的具体方法如下：

a.在认知用户SU₁到认知用户SU₂的信息传输失败，而认知用户SU₂到认知用户SU₁的信息传输成功情况下，即认知用户SU₁发信息给认知用户SU₂和认知中继CR，但认知用户SU₁和认知中继CR未收到认知用户SU₂的应答信号，然后，认知用户SU₂发信息给认知用户SU₁和认知中继CR，认知用户SU₂收到认知用户SU₁的应答信号，此时，认知单向中继CR₁解码认知用户SU₁的信号，并且转发给认知用户SU₂，以辅助认知用户SU₁到认知用户SU₂的信息传输；

b.在认知用户SU₂到认知用户SU₁的信息传输失败，而认知用户SU₁到认知用户SU₂的信息传输成功情况下，即认知用户SU₁发信息给认知用户SU₂和认知中继CR，认知用户SU₁收到认知用户SU₂的应答信号，然后，认知用户SU₂发信息给认知用户SU₁和认知中继CR，但认知用户SU₂和认知中继CR未收到认知用户SU₁的应答信号，此时，认知单向中继CR₁解码认知用户SU₂的信号，并且转发给认知用户SU₁，以辅助认知用户SU₂到认知用户SU₁的信息传输；

c.在认知用户SU₁到认知用户SU₂，以及认知用户SU₂到认知用户SU₁的信息传输都失败的情况下，即认知用户SU₁发信息给认知用户SU₂和认知中继CR，但认知用户SU₁和认知中继CR未收到认知用户SU₂的应答信号，然后，认知用户SU₂发信息给认知用户SU₁和认知中继CR，认知用户SU₂和认知中继CR也未收到认知用户SU₁的应答信号，此时，认知双向中继CR₂处理认知用户SU₁和认知用户SU₂的信号后，同时广播给认知用户SU₁和认知用户SU₂，以辅助完成认知用户SU₁和认知用户SU₂之间的信息交换。