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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＝1 169

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 802.11k 248

9.10.2 蓝牙 248

9.10.3 IEEE 802.22 249

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OFDM 288

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OFDM 298

11.7 迈向认知OFDM的一步：标准与技术 301

11.7.1 WiMAX-IEEE 802.16 301

11.7.2 IEEE 802.22 304

11.7.3 IEEE 802.11 305

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