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第1章 自适应、感知和认知无线电的概论1

1.1 最初2

1.1.1 对用户的支持2

1.1.2 对网络的支持3

1.1.3 对网络运营商的支持4

1.1.4 对管理机构的支持4

1.1.5 对频谱所有者和用户的支持5

1.2 认知无线电的经济效益5

1.2.1 频谱的价值5

1.2.2 频谱自适应6

1.2.3 智能天线6

1.2.4 多输入多输出6

1.2.5 频谱转租和共享7

1.2.6 本地统计值11

1.2.7 峰值需求的支持11

1.2.8 频谱租赁12

1.2.9 频谱感知数据库12

1.2.10 礼仪服务的价值12

1.2.11 认知13

1.3 小结14

第2章 认知网络15

2.1 引言15

2.1.1 定义16

2.1.2 动机与要求16

2.1.3 一个简单的例子17

2.2 基础和相关工作18

2.2.1 认知无线电18

2.2.2 跨层设计19

2.2.3 近期研究20

2.3 实现21

2.3.1 用户／应用／资源需求22

2.3.2 认知进程23

2.3.3 软件自适应网络24

2.4 一个多播生存期的认知网络25

2.4.1 问题描述25

2.4.2 认知网络设计27

2.4.3 结果31

2.5 未来的问题和研究领域33

2.6 小结34

参考文献34

第3章 认知无线电架构37

3.1 引言37

3.1.1 理想认知无线电熟悉无线电就如同TellMe？熟悉800电话一样38

3.1.2 认知无线电看你所看，发现你的射频使用、需求和偏好39

3.1.3 认知无线电听你所听，增强你的个人技能40

3.1.4 认知无线电学会区分讲话者以减少混淆41

3.1.5 对无线电频谱更灵活的次级使用42

3.1.6 软件定义无线电技术为认知无线电打下了基础43

3.1.7 隐私是首要的45

3.1.8 大量的军事应用46

3.1.9 信息质量测度46

3.1.10 架构48

3.2 认知无线电架构Ⅰ：功能、组件和设计准则49

3.2.1 理想认知无线电功能组件架构49

3.2.2 软件定义无线电组件50

3.2.3 理想认知无线电节点功能组件50

3.2.4 作为本体的＜Self/＞52

3.2.5 包括功能组件接口的设计准则52

3.2.6 近期实施57

3.2.7 认知组件57

3.2.8 架构中的无线电知识58

3.2.9 架构中的用户知识59

3.2.10 灵活信息服务的跨域基础60

3.2.11 自参考组件61

3.2.12 自参考的不一致性62

3.2.13 看门狗定时器62

3.2.14 组件架构的灵活功能63

3.3 认知无线电架构Ⅱ：认知环64

3.3.1 认知环64

3.3.2 观察（传感和感知）65

3.3.3 导向66

3.3.4 规划67

3.3.5 决策67

3.3.6 行动67

3.3.7 学习68

3.3.8 自我监控定时68

3.3.9 回顾69

3.3.10 超出能力69

3.4 认知无线电架构Ⅲ：推理层次69

3.4.1 原子刺激70

3.4.2 原始序列：单词和死亡时间71

3.4.3 基本序列71

3.4.4 认知无线电架构推理层次中的自然语言72

3.4.5 用于场景感知的观察导向的链接73

3.4.6 用于无线电技能集的观察导向的链接75

3.4.7 一般世界的知识75

3.5 认知无线电架构Ⅴ：在软件定义无线电架构上构建认知无线电架构77

3.5.1 软件无线电和软件定义无线电架构原理77

3.5.2 无线电架构80

3.5.3 软件通信架构81

3.5.4 无线电的功能变换模型84

3.5.5 架构的变迁：从软件定义无线电到理想的认知无线电85

3.5.6 认知电子学86

3.5.7 无线电何时向认知转化86

3.5.8 无线电朝着认知无线电架构演进87

3.5.9 认知无线电架构研究主题88

3.5.10 工业级的理想的认知无线电设计规则88

3.6 总结与展望90

3.6.1 架构的框架91

3.6.2 工业级的架构91

3.6.3 小结92

参考文献92

第4章 针对认知无线电的软件定义无线电架构95

4.1 引言95

4.2 软件定义无线电和认知无线电的关系96

4.3 软件定义无线电架构97

4.3.1 理想的软件定义无线电架构97

4.3.2 实际的软件定义无线电架构98

4.4 软件可调模拟无线通信组件101

4.4.1 软件可调滤波器102

4.4.2 软件可调功率放大器102

4.4.3 软件可调双工设备103

4.4.4 软件可调天线系统103

4.4.5 软件可调阻抗合成器104

4.4.6 软件可调功率管理电路104

4.4.7 软件可调数据转换器105

4.4.8 软件可调上变频器和下变频器106

4.5 天线系统107

4.5.1 多输入多输出系统107

4.5.2 智能天线与波束成形111

4.6 可重配置数字无线电技术113

4.6.1 数字信号处理器114

4.6.2 现场可编程门阵列115

4.6.3 通用处理器117

4.6.4 异构系统119

4.6.5 可重配置的数字硬件技术的比较121

4.7 基本数字无线电组件122

4.8 小结124

参考文献124

第5章 自适应认知与无线电系统中价值的创造与转移127

5.1 引言127

5.2 认知无线电与网络128

5.3 价值链128

5.4 价值的创造与转移130

5.5 经济效益模型132

5.6 案例134

5.6.1 简化的人机接口134

5.6.2 动态谱接入135

5.6.3 消息中继与小额支付137

5.6.4 频谱管理者价值138

5.7 小结139

参考文献139

第6章 用于动态频谱接入的编码和博弈141

6.1 引言141

6.2 随机学习自动控制和博弈144

6.3 不相似的次级无线电系统的共存146

6.4 QoS和干扰温度约束的影响150

6.4.1 次级频谱共享模型150

6.4.2 具有优先级分类的频谱分配151

6.4.3 次级频谱共享的潜势博弈151

6.5 用于动态频谱接入的喷泉码156

6.5.1 擦除信道156

6.5.2 LT码157

6.5.3 Raptor码160

6.5.4 使用LT码的次级频谱利用161

6.6 小结162

参考文献162

第7章 认知无线电的效率与共存策略165

7.1 引言165

7.2 系统模型167

7.3 认知无线电的频谱利用169

7.3.1 一个特例：M＝1169

7.3.2 一般情况170

7.3.3 使用多信道的复用增益176

7.4 认知无线电中的共存和接入问题179

7.4.1 信道和业务模型180

7.4.2 使用模型和礼仪定义180

7.4.3 马尔可夫模型181

7.4.4 随机接入模型185

7.4.5 对广播时间份额和阻塞的概率的一般解186

7.4.6 认知无线电接入187

7.4.7 基于接入方案的Homo Egualis社会模型190

7.4.8 代理Egualis社会190

7.5 数值结果191

7.6 信道机会研究和最佳感知协议198

7.6.1 采样功能在实际网络中的实现202

7.7 小结202

参考文献203

7.8 附录205

7.8.1 复用增益计算205

第8章 通过感知、认知与测量启动认知无线电207

8.1 引言207

8.2 无线信道感知208

8.2.1 信道的选择性208

8.2.2 链路质量215

8.2.3 其他无线信道特性221

8.3 网络感知223

8.3.1 同一网络的感知223

8.3.2 其他网络的感知223

8.4 用户感知223

8.5 其他可能的感知场景224

8.6 挑战与未来方向225

8.7 小结227

参考文献228

第9章 认知无线电应用中的频谱感知231

9.1 引言231

9.2 挑战232

9.3 认知无线电的频谱感知方法235

9.3.1 匹配滤波235

9.3.2 基于波形的感知235

9.3.3 基于循环平稳性的感知237

9.3.4 基于能量检测器的感知237

9.3.5 无线电识别239

9.3.6 其他的感知方法240

9.4 协作感知241

9.5 外部感知242

9.6 统计法与预测243

9.7 感知频度244

9.8 硬件要求与方法244

9.9 多维频谱感知245

9.10 当前无线标准下的频谱感知248

9.10.1 IEEE 802.11k248

9.10.2 蓝牙248

9.10.3 IEEE 802.22249

9.11 小结250

参考文献250

第10章 认知无线网络的位置信息管理系统255

10.1 引言255

10.2 认知无线网络模型256

10.2.1 认知256

10.2.2 协作256

10.2.3 节点分集258

10.3 位置估计与感知259

10.3.1 位置信息259

10.3.2 位置估计与感知261

10.3.3 位置估计方法262

10.3.4 传统的定位技术264

10.3.5 认知定位技术266

10.3.6 实现选择267

10.4 移动性管理268

10.4.1 移动模型268

10.4.2 位置跟踪270

10.5 应用271

10.5.1 基于位置的服务271

10.5.2 网络优化272

10.5.3 收发信机算法优化277

10.5.4 环境刻画278

10.6 隐私问题279

10.7 小结279

参考文献280

第11章 认知无线电中的OFDM：已取得的成果和面临的挑战283

11.1 引言283

11.2 一个基本的OFDM系统模型284

11.3 基于认知无线电的OFDM288

11.4 为什么OFDM非常适合于认知无线电289

11.4.1 频谱感知289

11.4.2 频谱成形290

11.4.3 对环境的自适应292

11.4.4 先进的天线技术292

11.4.5 多址接入和频谱分配293

11.4.6 互操作性293

11.5 认知OFDM系统的挑战294

11.5.1 频谱成形295

11.5.2 有效的剪枝算法设计295

11.5.3 传输参数信令295

11.5.4 同步295

11.5.5 互干扰296

11.6 多带OFDM298

11.7 迈向认知OFDM的一步：标准与技术301

11.7.1 WiMAX-IEEE 802.16301

11.7.2 IEEE 802.22304

11.7.3 IEEE 802.11305

11.8 小结306

参考文献307

第12章 超宽带认知无线电311

12.1 引言311

12.2 超宽带脉冲无线电的基础313

12.3 认知无线电的要求与IR-UWB的特性317

12.3.1 对授权系统有限的干扰318

12.3.2 灵活的脉冲形状／带宽（动态频谱）318

12.3.3 动态可调整的数据速率和服务质量319

12.3.4 自适应的发射功率321

12.3.5 自适应的多址接入321

12.3.6 信息安全322

12.3.7 有限的成本322

12.4 脉冲无线电与认知无线电的结合323

12.4.1 用脉冲无线电实现认知无线电323

12.4.2 用IR-UWB对CR补充的各种方法325

12.5 小结331

参考文献331

第13章 认知无线电的应用335

13.1 引言335

13.2 认知无线电通信的应用336

13.2.1 资源最优化和质量增强的应用337

13.2.2 互操作性350

13.2.3 专用于认知无线通信应用的终端用户产品／服务350

13.3 认知无线电应用所面临的挑战362

13.4 小结364

参考文献364

第14章 认知无线电的跨层自适应和优化369

14.1 引言369

14.2 为什么需要跨层设计、自适应和优化370

14.2.1 传统分层设计及其演进370

14.3 跨层设计、自适应和优化372

14.3.1 认知无线电、跨层设计和自适应373

14.3.2 认知引擎和跨层架构设计374

14.3.3 当前通信系统中广泛使用的一些自适应参数378

14.4 跨层优化380

14.4.1 优化问题381

14.4.2 优化问题的分类382

14.4.3 跨层优化的挑战390

14.5 进一步说明390

14.6 小结392

参考文献393