CN105657672A - 认知无线电网络中的多媒体通信协作多播传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种认知无线电网络中多媒体通信协作多播传输方法，其步骤为：S1主网络将参数信息发送给认知中继；S2计算出多播组用户的最大数据比特量S3主网络判断基本层比特量是否满足要求，若不满足，转S4；若满足，转S5；S4主网络结合最终确定的协作传输时间比例和协作功率主用户使用前部分传输基本层数据，认知用户使用剩余部分传输自身信息；S5主用户使用前部分传输基本层数据，认知用户使用剩余部分传输自身信息；S6判断该帧是否结束，若未结束，转到S2，否则，该帧数据传输结束。本发明能够有效提高主网络的系统吞吐量，增加认知网络传输机会，且传输可靠性高，稳定性强，可用于认知无线电多媒体协作多播系统。

Description

认知无线电网络中的多媒体通信协作多播传输方法

技术领域

本发明涉及无线通信领域，特别是一种认知无线电网络中多媒体通信协作多播传输方法。

背景技术

由于无线通信技术以及各种终端应用的快速发展，人们对无线频谱的需求大幅增长。在日益增长的社会需求下，人们需要将文本、图形、图像、音频和视频等业务集中呈现在终端。在可预见的未来，人们对无线频谱的需求集中体现在诸如视频网站、点对点多媒体网络、分布式游戏等多媒体应用中。然而，频谱资源是非常有限的宝贵资源，由于现有频谱管理的固定分配机制，随着各种通信业务的快速发展，无线频谱已经成为了一种稀缺资源。然而研究表明，无线频谱利用率低是造成频谱资源短缺的主要原因。认知无线电技术由于能够在不影响授权用户传输的前提下，动态的接入授权频谱，充分的利用频谱资源而被广泛的研究。

多媒体业务大多被多个用户同时订阅，而多播技术利用无线传输的广播特性，将对同一内容感兴趣的用户作为一个多播组，为其提供多播业务，使得相同的无线网络资源服务更多的用户，能够在很大程度上提高频谱利用率。多播传输中，为了保证最差信道的目的端节点能够正确接收信息，源节点的传输速率受限于最差信道状态的链路，然而由于无线信道固有的信道衰落，路径损耗以及阴影效应等影响，当多播组用户数增多时，多播通信的系统吞吐量遭受严重的限制。

对抗多播通信系统中路径损耗与衰落可采用协作多播技术，该技术的传输时隙主要分成两个阶段，第一阶段源节点向所有的多播组用户传输数据，第二阶段，成功接收数据的用户作为中继向其他用户传输数据。解决上述问题的另一种有效技术是源端分层编码，该技术将原始的多播数据分成基本层和增强层，基本层数据保证基本的多媒体质量，增强层数据能够提高接收到的多媒体质量。通过使用可伸缩视频编码技术，信道质量好的用户能够获得较高的解码质量，提高系统吞吐量。

目前已经有不少关于认知无线电网络中研究多媒体通信多播技术的论文及专利申请等成果，也有较多的关于在普通无线网络中使用编码技术的研究成果。2010年DonglinHu等在“IEEEJournalonSelectedAreasinCommunications”(《国际电气电子工程师协会通信特定领域期刊》)(2010年4月第28卷)发表的“ScalableVideoMulticastinCognitiveRadioNetworks”(认知无线电网络中可伸缩视频编码研究)公开了一种用于认知无线电网络中的跨层多播视频优化方法，具体内容是：该方法考虑基于基础设施的认知无线电网络与多个主用户网络共存，并且认知网络中的基站以机会接入主用户信道的方式向多播组用户多播实时视频，然后提出一个跨层优化方法来提高认知无线电网络的多播视频质量。该技术方案存在的不足是：该方法在传输多媒体数据时，使用的是基站直接多播的方式，虽然该方法使用可伸缩视频编码来保证信道状况好的用户解码的视频质量较高，但是由于信道衰落和路径损耗，当多播组用户数增多时，发射端为了保证所有的用户都能够正确解码出视频数据，发射端的速率势必会有所降低，这限制了整个网络的系统吞吐量。

2010年H.VickyZhao等在“IEEETransactionsonWirelessCommunications”(国际电气电子工程师协会无线通信汇刊)(2010年6月第9卷)发表的“CooperativeWirelessMulticast：PerformanceAnalysisandPower/LocationOptimization”(协作无线多播：性能分析和功率/位置优化)公开了一种针对无线协作多播策略的提升多播中断性能的方法，具体内容是：该方法采用用户间协作来保证多播通信的有效传输，通过结合最大比合并技术，分析了动态中继的联合最优功率及位置分配。该技术方案存在的不足是：首先，该方法采用用户间协作来实现多播数据的有效传输，并假定用户是无私的作为中继，然而该假设不可靠，因为用户都是自私的，只考虑自己的利益；其次，该方法不适用于认知无线电网络中，不能够充分调动主次用户双方的积极性，激励作用不显著。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明旨在提出一种认知无线电网络中的多媒体通信协作多播方法，通过主网络指定各层数据传输时间比例和释放给认知网络传输的时间比例，以及认知网络选择合理的协作努力程度，一方面充分调动主网络和认知网络的积极性，另一方面提高主网络系统吞吐量的同时增加认知网络的频谱接入机会，达到双赢。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

认知无线电网络中的多媒体通信协作多播方法，包括一个主网络和一个认知网络。主网络包含一个主用户发射机和M个网络多播组用户；认知网络包含一个认知用户发射机和一个认知用户接收机，其中认知用户发射作为认知中继协助主网络。系统的调度单位是一帧，每一帧包含N个时间单元(一个时间单元代表一个时隙和频段的组合)。所述方法包括如下步骤：

S1主网络设定系统参数，并将参数信息发送给认知中继；

S2认知中继根据系统参数中主网络的初始协作传输时间比例α，计算出在该时间单元内最优协作功率P_S与协作传输时间比例α的关系，并将其反馈给主网络用户发射机，主网络用户根据认知中继反馈的最优协作功率P_S与协作传输时间比例α的关系，计算出多播组用户m(m∈U,U＝{1,2,...,M})的主网络最优协作传输时间比例并由确定出在时间单元内多播组用户m对应的最优协作传输功率，然后将反馈给主网络。主网络根据认知中继反馈的最优协作传输时间比例以及最优协作传输功率计算出多播组用户m在该时间单元内可传输的最大数据比特量

S3主网络根据历史时间单元累积传输的基本层比特量判断其是否已满足要求，若不满足，转到S4；若满足，转到S5；

S4主网络结合其基本层数据传输目标，确定出最终的协作传输时间比例以及协作功率主用户使用前部分传输基本层数据，认知用户使用剩下的部分传输自己的数据信息。

S5主网络结合其增强层数据传输目标，确定出最终的协作传输时间比例以及协作功率主用户使用前部分传输基本层数据，认知用户使用剩下的部分传输自己的数据信息。

S6判断该帧数据是否传输结束，若未结束，转到S2，否则，该帧数据传输结束。

进一步需要说明的是，步骤S1的具体方法如下：

1.1)在传输开始阶段，主网络设定系统基本层最低数据比特量需求为R_req，主网络初始协作传输时间比例为α，基本层初始数据传输比特量为0。

1.2)主网络将初始协作传输时间比例参数发送给认知中继。

进一步需要说明的是，步骤S2的具体方法如下：

2.1)认知用户根据主网络初始传输时间比例α，计算出在该时间单元内的最优协作功率P_S与协作传输时间比例α的关系为：

$P_S=\frac{2(1-\mathrm{\α}){\mathrm{\ω}}_S}{\mathrm{\α}ln2}-\frac{{\mathrm{\σ}}^2}{G_S}$

其中，ω_S是等价的单位数据速率对整个认知用户效用的贡献，G_S表示认知用户发射机与认知用户接收机之间的信道增益，σ²为噪声功率。

2.2)主网络根据认知中继反馈的最优协作功率P_S与协作传输时间比例α的关系，及多播组用户m在单位时间单元内能够获得的数据比特量R_P,m(α,P_s)确定出主网络多播组用户m(m∈U,U＝{1,2,...,M})在该时间单元内的最优传输时间比例

其中，多播组用户m在单位时间单元内能够获得的数据比特量R_P,m(α,P_s)可表示为：

$R_{P,m}=\frac{\mathrm{\α}}{2}{\log }_2(1+\frac{P_P{G}_{Pm}}{{\mathrm{\σ}}^2}+\frac{P_P{P}_S{G}_{PS}{G}_{Sm}}{{\mathrm{\σ}}^2(P_P{G}_{PS}+P_S{G}_{Sm}+{\mathrm{\σ}}^2)})$

G_PS为主网络用户发射机与认知中继之间的信道增益，G_Pm为主网络用户发射机与多播用户m的接收端之间的信道增益，G_Sm为认知中继与主网络多播用户m之间的信道增益，最优传输时间比例是在时所对应的α值。

2.3)认知中继根据多播组用户m的主网络最优协作传输时间比例确定在该时间单元内多播组用户m对应的最优协作传输功率并反馈给主网络。

2.4)主网络根据认知中继反馈的最优协作传输时间比例以及最优协作传输功率计算出多播组用户m在该时间单元内可传输的最大数据比特量为

$R_{P,m}^{*}=\frac{{\mathrm{\α}}_m^{*}}{2}{\log }_2(1+{\mathrm{\Γ}}_{P,m}+{\mathrm{\Γ}}_{S,m})$

其中，Γ_P,m为直传情况下多播组用户能够获得的信噪比，Γ_S,m为协作情况下用户能够获得的信噪比。

进一步需要说明的是，步骤S3的具体方法如下：

3.1)计算所有历史时间单元的基本层数据比特量其中，代表当前时间单元基本层数据比特的累积量，为上个一时间单元内所传输的基本层数据比特量；

3.2)若则转到S4；否则转到S5；

进一步需要说明的是，步骤S4的具体方法如下：

4.1)本发明结合主网络基本层数据传输目标，即确保所有的主网络多播用户都能够接收到基本层的数据，将一个时间单元内主网络基本层的数据比特量定义为

$R_P^B=\underset{m\∈U}{min}{R}_{P,m}^{*}$

其中U是主网络多播组接收端的用户集合U＝{1,2,...,M}，即使用用户在该时间单元内优化出的参数来进行传输；

4.2)主网络用户发射机使用一个时间单元的前部分，以发送功率P_P向认知中继和主网络多播组用户发送基本层数据；

4.3)认知中继使用之后的部分，以发送功率协助主网络转发基本层数据，主网络多播组用户接收所述基本层数据；

4.4)主网络多播组用户将4.2)和4.3)中发送的数据在接收端处进行最大比合并。

4.5)认知中继使用最后的1-α^*部分传输自己的数据；

进一步需要说明的是，步骤S5的具体方法如下：

5.1)本发明结合主网络增强层数据传输目标，即保证较多的用户能够接收到增强层数据，同时最大化增强层的数据传输比特量，定义在该时间单元内增强层的数据比特量为：

$R_P^E=\underset{m=1}{\overset{M}{\Σ}}{R}_{P,m}^{*}1(R_{P,m}^{*}\≥R_{P,l}^{*})$

其中，R_P,l为主网络多播用户l的在该时间单元内能够传输的数据比特量，1(C)是指标函数，当条件C满足时函数值为1，否则值为0，即使用用户在该时间单元内优化出的参数来进行传输；

5.2)主网络用户发射机使用该时间单元的前部分，以发送功率P_P向认知中继和主网络多播组用户发送增强层数据；

5.3)认知中继使用之后的部分，以发送功率协助转发增强层数据，主网络多播组用户接收所述增强层数据；

5.4)主网络多播组用户将5.2)和5.3)中发送的数据在接收端处进行最大比合并。

5.5)认知中继使用最后的部分传输自己的数据。

进一步需要说明的是，步骤S6的具体方法如下：

计算到目前为止如前所述的时间单元个数是否等于N，若小于N，则转到S2，否则，该帧数据传输结束。

本发明的有益效果在于：

1、本发明由于结合认知无线电网络，针对多媒体数据传输的不同传输质量和传输速率的需求，设计了一种新的基于中继协作的传输方法，在提升频谱利用率的同时更能够适配多媒体通信高带宽的需求，具有较强的实用性；

2、本发明由于将协作技术应用于主网络多播传输中，更好的对抗了信道衰落和路径损耗，当多播组用户数增多时，能够有效保证多媒体数据的传输质量，获得更加稳定和可靠的通信。

3、本发明由于利用协作通信技术，认知用户充当中继协助主网络多播多媒体数据，在提升主网络系统吞吐量的同时获得更多的频谱接入机会，充分调动主网络和认知网络的积极性，达到双赢。

附图说明

图1为本发明使用的协作多播系统模型图；

图2为本发明的实现总流程图；

图3为本发明单个时间单元的时间划分图；

图4为本发明方案随着主网络多播组用户数目变化的主网络系统吞吐量效果图；

图5为本发明方案随着主网络基本层最低速率需求变化的主网络系统吞吐量效果图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明作进一步的描述，需要说明的是，本实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围并不限于本实施例。

如图1所示，本发明使用的协作多播网络，包含一个主用户发射机，M个主网络多播组用户，一个认知用户发射机和一个认知用户接收机，其中认知用户发射机作为认知中继协助主网络传输多媒体数据。假定所有的主网络用户接受端同时接受相同的数据流。原始的多媒体多播数据在主网络发射机端被压缩为一个基本层和一个增强层数据。系统的调度单位是一帧，每一帧包含N个时间单元(一个时间单元代表一个时隙和频段的组合)。

如图2、图3所示，本发明的实现步骤如下：

S1主网络设定系统参数，并将参数信息发送给认知中继。

1.1)在传输开始阶段，主网络设定系统基本层最低速率需求为R_req，主网络协作传输时间比例为α，基本层初始数据传输比特量为0。

1.2)主网络将协作传输时间比例参数发送给认知中继，认知中继接收所述参数，用来进行后续的优化。

S2认知中继根据系统参数中主网络的初始协作传输时间比例α，计算出在该时间单元内所对应的最优协作功率P_S，并将其反馈给主网络用户发射机，主网络用户根据认知中继反馈的最优协作功率P_S，计算出多播组用户m(m∈U,U＝{1,2,...,M})的主网络最优协作传输时间比例并由确定出在时间单元内多播组用户m对应的最优协作传输功率，然后将反馈给主网络。主网络根据认知中继反馈的最优协作传输时间比例以及最优协作传输功率计算出多播组用户m在该时间单元内可传输的最大数据比特量

2.1)认知中继根据主网络传输时间比例α，以自身效用函数达到最大为优化目标，计算出最优协作功率P_S与传输时间比例α的关系为：其中，ω_S是等价的单位数据速率对整个认知用户效用的贡献，G_S表示认知用户发射机与认知用户接收机之间的信道增益，σ²为噪声功率，其中所述的认知中继的效用函数定义为其能够获得的数据速率与协助主用户传输的能量消耗的差值。

2.2)主网络根据认知中继反馈的最优协作功率P_S与协作传输时间比例α的关系，以最大化自己的在该时间单元内能够传输的最大数据比特量优化目标，计算出主网络多播组用户m在该时间单元内的最优传输时间比例 其中，G_PS为主网络用户发射机与认知中继之间的信道增益，G_Pm为主网络用户发射机与多播用户m的接收端之间的信道增益，G_Sm为认知中继与主网络多播用户m之间的信道增益。

2.3)认知中继根据多播组用户m的主网络最优协作传输时间比例确定出在该时间单元内多播组用户m对应的最优协作传输功率 $P_{S,m}^{*}=\frac{2(1-{\mathrm{\α}}_m^{*}){\mathrm{\ω}}_S}{{\mathrm{\α}}_m^{*}ln2}-\frac{{\mathrm{\σ}}^2}{G_S},$ 并反馈给主网络。

2.4)主网络根据认知中继反馈的最优协作传输时间比例以及最优协作传输功率计算出多播组用户m在该时间单元内可传输的最大数据比特量为其中，Γ_P,m为直传情况下多播组用户能够获得的信噪比，Γ_S,m为协作情况下用户能够获得的信噪比。

S3主网络判断基本层数据速率是否满足要求，若不满足，转到S4；若满足，转到S5；

3.1)计算所有历史时间单元的基本层数据比特量其中，代表当前时间单元基本层数据比特的累积量，为上个一时间单元内所传输的基本层数据比特量；

3.2)若则转到S4继续传输基本层数据；否则转到S5进行增强层数据的传输。

S4主网络在该时间单元内传输基本层数据，认知网络使用所获时间传输自己的数据。

4.1)根据主网络基本层数据传输目标，为了使所有的主网络多播用户都能够接收到基本层的数据，本发明将一个时间单元内主网络基本层的数据比特量定义为其中U是接收端的用户集合U＝{1,2,...,M}，即使用用户在该时间单元内优化出的参数来进行传输。这是由于基本层数据保证基本的多媒体质量的信息，每一个多播组用户都应该确保能够正确解码这一部分数据。

4.2)主网络用户发射机使用一个时间单元的前部分，以固定发送功率P_P向认知中继和主网络多播组用户发送基本层数据，认知中继和主网络多播组用户接收所述基本层数据；

4.3)认知中继使用第二个部分，以最优发送功率采用放大转发模式协助转发主网络基本层数据，主网络多播组用户接收所述基本层数据；

4.4)主网络多播组用户将4.2)和4.3)中发送的数据在接收端处进行最大比合并；

4.5)认知中继使用最后的部分传输自己的数据，为了保证公平性，认知中继传输自己数据使用的功率与转发主网络多媒体数据所使用的功率相同；

S5主网络在该时间单元内传输增强层数据，认知网络使用所获时间传输自己的数据。

5.1)根据主网络增强层数据传输目标，由于多播网络系统吞吐量取决于链路最差的用户的速率，因此为了使增强层的吞吐量达到最大，本发明定义在该时间单元内增强层的数据比特量为：其中，R_Pl为主网络多播用户l的在该时间单元内能够传输的数据比特量，1(C)是指标函数，当条件C满足时函数值为1，否则值为0，即使用用户在该时间单元内优化出的参数来进行增强层数据的传输。这是由于增强层数据能够提高多媒体的解码质量，然而某些用户的信道链路较差可能会影响主网络系统的吞吐量，因此，我们只保证较多的用户能够接收到增强层的数据。

5.2)主网络用户发射机使用一个时间单元的前部分，以固定发送功率P_P向认知中继和主网络多播组用户发送增强层数据，认知中继和主网络多播组用户接收所述增强层数据；

5.3)认知中继使用之后的部分，以发送功率以放大转发模式协助转发主网络增强层数据，主网络多播组用户接收所述增强层数据；

5.4)主网络多播组用户将5.2)和5.3)中发送的数据在接收端处进行最大比合并。

5.5)认知中继使用最后的部分以功率传输自己的数据。

S6判断该帧是否结束，若未结束，转到S2，否则，该帧数据传输结束。

计算到目前为止所用时间单元个数是否等于N，若小于N，则转到S2，否则，数据传输结束。

以下将结合仿真实验对本发明的性能作进一步的描述。

图4给出了本发明协作多播系统的主网络系统吞吐量随主网络多播组用户数的变化曲线。由图中可以看出，随着主网络多播组用户数的增加，本发明提出的协作多播方法获得了较高的系统吞吐量，相比于传统多播方法，本发明能够获得的主网络系统吞吐量是其的三倍之多，本发明方案通过协作多播策略，实用性更高。

图5给出了本发明主网络系统吞吐量随基本层最低速率需求的变化曲线，由图中可以看出，随着主网络基本层最低速率需求的不断提升，传统多播方法的主网络系统吞吐量在不断降低，而本发明提出的协作多播方法的主网络系统吞吐量却基本维持不变，充分说明本发明方案的稳定性和可靠性。

对于本领域的技术人员来说，可以根据以上的技术方案和构思，作出各种相应的改变和变形，而所有的这些改变和变形都应该包括在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种认知无线电网络中多媒体通信协作多播传输方法，包括一个主网络和一个认知网络，所述主网络包含一个主用户发射机和M个主网络多播组用户，所述认知网络包含一个认知用户发射机和一个认知用户接收机，其中认知用户发射作为认知中继协助主网络；其特征在于，所述方法包括如下步骤：

S1，主网络设定系统参数，并将参数信息发送给认知中继；

S2，认知中继根据系统参数中主网络的初始协作传输时间比例α，计算出在该时间单元内最优协作功率P_S与协作传输时间比例α的关系，并将其反馈给主网络用户发射机，主网络用户根据认知中继反馈的最优协作功率P_S与协作传输时间比例α的关系，计算出多播组用户m(m∈U,U＝{1,2,...,M})的主网络最优协作传输时间比例并确定出在时间单元内多播组用户m对应的最优协作传输功率然后将反馈给主网络；主网络根据认知中继反馈的最优协作传输时间比例以及最优协作传输功率计算出多播组用户m在该时间单元内可传输的最大数据比特量

S3，主网络根据历史时间单元累积传输的基本层比特量判断其是否已满足要求，若不满足，转到S4；若满足，转到S5；

S4，主网络结合其基本层数据传输目标，确定出最终的协作传输时间比例以及协作功率主用户使用前部分传输基本层数据，认知用户使用剩下的部分传输自己的数据信息；

S5，主网络结合其增强层数据传输目标，确定出最终的协作传输时间比例以及协作功率主用户使用前部分传输基本层数据，认知用户使用剩下的部分传输自己的数据信息；

S6，判断该帧数据是否传输结束，若未结束，转到S2，否则，该帧数据传输结束。

2.根据权利要求1所述的认知无线电网络中的多媒体通信协作多播方法，其特征在于，步骤S1的具体方法如下：

S11，在传输开始阶段，主网络设定系统基本层最低速率需求为R_req，主网络初始协作传输时间比例为α，基本层初始数据传输比特量为0；

S12，主网络将初始协作传输时间比例参数发送给认知中继，认知中继接受所述参数，用来进行后续的优化。

3.根据权利要求1所述的认知无线电网络中的多媒体通信协作多播方法，其特征在于，步骤S2的具体方法如下：

S21，认知用户根据主网络初始传输时间比例α，计算出最优协作功率P_S与协作传输时间比例α的关系为：

$P_S=\frac{2(1-\mathrm{\α}){\mathrm{\ω}}_S}{\mathrm{\α}ln2}-\frac{{\mathrm{\σ}}^2}{G_S}$

其中，ω_S是等价的单位数据速率对整个认知用户效用的贡献，G_S表示认知用户发射机与认知用户接收机之间的信道增益，σ²为噪声功率；

S22,主网络根据认知中继反馈的最优协作功率P_S与协作传输时间比例α的关系，及多播组用户m在单位时间单元内能够获得的数据比特量R_P,m(α,P_s)确定出主网络多播组用户m(m∈U,U＝{1,2,...,M})在该时间单元内的最优传输时间比例

其中，多播组用户m在单位时间单元内能够获得的数据比特量R_P,m(α,P_s)可表示为：

$R_{P,m}(\mathrm{\α},P_s)=\frac{\mathrm{\α}}{2}{\log }_2(1+\frac{P_P{G}_{Pm}}{{\mathrm{\σ}}^2}+\frac{P_P{P}_S{G}_{PS}{G}_{Sm}}{{\mathrm{\σ}}^2(P_P{G}_{PS}+P_S{G}_{Sm}+{\mathrm{\σ}}^2)})$

G_PS为主网络用户发射机与认知中继之间的信道增益，G_Pm为主网络用户发射机与多播用户m的接收端之间的信道增益，G_Sm为认知中继与主网络多播用户m之间的信道增益，最优传输时间比例是在时所对应的α值；

S23，认知中继根据多播组用户m的主网络最优协作传输时间比例确定在该时间单元内多播组用户m对应的最优协作传输功率并反馈给主网络；

S23，主网络根据认知中继反馈的最优协作传输时间比例以及最优协作传输功率计算出多播组用户m在该时间单元内可传输的最大数据比特量为

$R_{P,m}^{*}=\frac{{\mathrm{\α}}_m^{*}}{2}{\log }_2(1+{\mathrm{\Γ}}_{P,m}+{\mathrm{\Γ}}_{S,m})$

其中，Γ_P,m为直传情况下多播组用户能够获得的信噪比，Γ_S,m为协作情况下用户能够获得的信噪比。

4.根据权利要求1所述的认知无线电网络中的多媒体通信协作多播方法，其特征在于，步骤S3的具体方法如下：

S31，计算所有历史时间单元的基本层数据比特量其中，代表当前时间单元基本层数据比特的累积量，为上个一时间单元内所传输的基本层数据比特量；

S32，若则转到S4；否则转到S5。

5.根据权利要求1所述的认知无线电网络中的多媒体通信协作多播方法，其特征在于，步骤S4的具体方法如下：

S41，结合主网络基本层数据传输目标，确保所有的主网络多播用户都能够接收到基本层的数据，将一个时间单元内主网络基本层的数据比特量定义为

$R_P^B=\underset{m\∈U}{min}{R}_{P,m}^{*}$

其中，U是主网络多播组接收端的用户集合U＝{1,2,...,M}；使用用户在该时间单元内优化出的参数来进行传输；

S42，主网络用户发射机使用一个时间单元的前部分，以发送功率P_P向认知中继和主网络多播组用户发送基本层数据；

S43，认知中继使用之后的部分，以发送功率协助主网络转发基本层数据，主网络多播组用户接收所述基本层数据；

S44，主网络多播组用户将步骤S42和步骤S43中发送的数据在接收端处进行最大比合并；

S45，认知中继使用最后的1-α^*部分传输自己的数据。

6.根据权利要求1或5所述的认知无线电网络中的多媒体通信协作多播方法，其特征在于，认知中继协助主网络传输数据时采用的是放大转发模式，主网络多播用户接收端采用最大比合并技术。

7.根据权利要求1所述的认知无线电网络中的多媒体通信协作多播方法，其特征在于，步骤S5的具体方法如下：

S51，结合主网络增强层数据传输目标，保证较多的用户能够接收到增强层数据，同时最大化增强层的数据传输比特量，定义在该时间单元内增强层的数据比特量为：

$R_P^E=\underset{m=1}{\overset{M}{\Σ}}{R}_{P,m}^{*}1(R_{P,m}^{*}\≥R_{P,l}^{*})$

其中，R_P,l为主网络多播用户l的在该时间单元内能够传输的数据比特量，1(C)是指标函数，当条件C满足时函数值为1，否则值为0，即使用用户在该时间单元内优化出的参数来进行传输；

S52，主网络用户发射机使用该时间单元的前部分，以发送功率P_P向认知中继和主网络多播组用户发送增强层数据；

S53，认知中继使用之后的部分，以发送功率协助转发增强层数据，主网络多播组用户接收所述增强层数据；

S54，主网络多播组用户将步骤S52和步骤S53中发送的数据在接收端处进行最大比合并；

S55，认知中继使用最后的部分传输自己的数据。

8.根据权利要求1所述的认知无线电网络中的多媒体通信协作多播方法，其特征在于，步骤S6的具体方法如下：

计算到目前为止如前所述的时间单元个数是否等于N，若小于N，则转到S2，否则，数据传输结束。