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第1章 概论 1

1.1 无线通信与频谱资源 1

1.2 高效频谱利用技术 2

1.3 频谱共享技术 3

1.3.1 动态频谱分配 3

1.3.2 免许可开放接入 3

1.3.3 分级共享接入 4

1.4 认知无线电的产生 5

1.5 认知无线电研究现状 6

1.5.1 标准化进展 6

1.5.2 代表性研究成果 8

1.6 认知无线电与认知无线电网络 9

参考文献 9

第2章 认知无线电网络基础 11

2.1 认知无线电技术 11

2.1.1 认知无线电的定义 11

2.1.2 理想认知无线电 12

2.1.3 频谱感知认知无线电 14

2.1.4 认知无线电的物理实现 16

2.1.5 认知无线电在无线通信中的应用 17

2.2 认知无线电网络 24

2.2.1 现存认知无线电网络 25

2.2.2 认知无线电网络关键问题 27

参考文献 30

第3章 频谱感知 31

3.1 概述 31

3.2 频谱感知模型 31

3.2.1 频谱机会 32

3.2.2 二元假设频谱感知模型 32

3.3 频谱感知分类 33

3.3.1 辅助频谱感知 33

3.3.2 独立频谱感知 35

3.4 基于发射机信号的检测 36

3.4.1 匹配滤波器检测 36

3.4.2 能量检测 38

3.4.3 循环平稳特征检测 41

3.4.4 协方差盲检测 42

3.4.5 延时相关性检测 43

3.4.6 两步检测 43

3.5 基于接收机信号的检测 44

3.5.1 基于干扰温度估计的检测 45

3.5.2 基于接收机本振泄漏的检测 47

3.6 合作检测 49

3.6.1 单用户检测局限性及合作检测增益 49

3.6.2 分布式多用户合作检测 50

3.6.3 协作分集式合作检测 57

3.7 MAC层及跨层检测 59

3.7.1 检测模式 60

3.7.2 检测周期 62

3.7.3 检测时长 64

3.7.4 检测信道 66

3.7.5 检测静默周期 68

3.8 多域全认知技术 69

3.8.1 信号空间多维感知 70

3.8.2 基于链路的感知 71

3.8.3 基于网络的感知 73

3.8.4 基于用户的感知 74

3.9 现有标准中的频谱感知 75

3.9.1 IEEE 802.11k 75

3.9.2 IEEE 802.15.1 75

3.9.3 IEEE 802.22 76

参考文献 77

第4章 物理传输技术 82

4.1 认知OFDM（Cognitive OFDM）传输技术 82

4.1.1 认知OFDM概述 82

4.1.2 认知OFDM中的关键技术 86

4.2 认知UWB（Cognitive UWB）传输技术 100

4.2.1 认知UWB概述 100

4.2.2 认知UWB传输波形设计 103

4.2.3 UWB传输技术在认知无线电网络中的应用 107

4.3 变换域通信系统（TDCS） 108

4.3.1 TDCS在认知无线电中的适用性 109

4.3.2 TDCS在认知无线电中的实现 109

4.3.3 认知无线电网络环境中的TDCS性能分析 112

4.3.4 基于OFDM的TDCS 113

4.4 认知无线电的信道编码技术 115

4.4.1 纠错编码 115

4.4.2 纠删编码 121

4.5 认知MIMO技术 127

4.5.1 认知MIMO概述 127

4.5.2 认知MIMO的研究热点 128

4.5.3 认知MIMO传输系统实例 133

4.6 认知无线电的链路自适应技术 135

4.6.1 概述 135

4.6.2 认知无线电的时域链路自适应（TDLA） 136

4.6.3 认知OFDM的链路自适应 141

参考文献 145

第5章 无线资源管理 151

5.1 概述 151

5.2 频谱分析 152

5.2.1 频谱分析分类 152

5.2.2 频谱特征参数 154

5.2.3 信道容量 159

5.3 频谱决策 160

5.3.1 概述 160

5.3.2 决策的优化目标：本地与全局 162

5.3.3 决策中的协调机制 166

5.4 接入控制 167

5.4.1 接入控制的特点 167

5.4.2 与授权用户协调的接入控制 168

5.4.3 透明接入控制 169

5.5 频谱分配 172

5.5.1 频谱分配技术分类 172

5.5.2 完全受限频谱分配 174

5.5.3 部分受限频谱分配 185

5.6 功率控制 189

5.6.1 与传统网络功率控制的区别 190

5.6.2 基于合作的功率控制 190

5.6.3 基于非合作的功率控制 192

5.7 频谱移动性管理 196

5.7.1 频谱移动性的特点 196

5.7.2 频谱切换机制 197

5.7.3 频谱移动性管理协议 202

5.7.4 频谱移动性管理面临的挑战 202

5.8 资源调度 203

5.8.1 认知无线电网络中调度的特点 203

5.8.2 链路级调度 203

5.8.3 端到端流的跨层调度 210

参考文献 212

第6章 路由技术及传输层协议 218

6.1 路由技术 218

6.1.1 概述 218

6.1.2 路由协议 219

6.1.3 路由算法 222

6.2 传输层协议 227

6.2.1 传输层协议概述 227

6.2.2 传统无线网络的传输层协议 228

6.2.3 认知无线电网络的传输层协议 229

参考文献 230

第7章 跨层设计及优化 232

7.1 传统分层设计到跨层设计的演进 232

7.2 认知无线电网络的跨层设计 233

7.2.1 频谱检测的跨层设计 233

7.2.2 频谱管理的跨层设计 234

7.2.3 频谱分配的跨层设计 235

7.2.4 频谱切换的跨层设计 238

7.3 认知无线电网络的跨层优化 238

7.3.1 基于模糊逻辑的跨层优化 239

7.3.2 基于神经网络的跨层优化 240

7.3.3 基于多目标优化的跨层优化 243

7.4 认知引擎与跨层设计及优化 244

7.4.1 认知引擎的功能和结构 245

7.4.2 基于认知引擎的跨层设计及优化架构 245

7.4.3 基于认知引擎的跨层设计及优化架构的优势 246

7.5 认知无线电网络跨层设计和优化面临的挑战 246

参考文献 248

第8章 认知无线电网络安全 250

8.1 认知无线电网络面临的安全问题 250

8.1.1 传统无线网络的安全威胁 250

8.1.2 认知无线电网络的安全需求 252

8.1.3 认知无线电技术引入的安全隐患 253

8.1.4 认知无线电网络的安全威胁及其防御机制 255

8.2 认知无线电网络的入侵检测系统 267

8.2.1 入侵检测概述 267

8.2.2 网络安全的P2DR模型与入侵检测 268

8.2.3 入侵检测系统的典型架构与分类 269

8.2.4 认知无线电网络的IDS——动态综合的安全方案模型 271

8.3 典型认知无线电网络的安全研究 275

8.3.1 IEEE 802.22 WRAN网络的安全 275

8.3.2 其他认知无线电网络存在的安全问题 278

8.4 未来的研究方向 279

8.4.1 建立动态的无线电环境图 280

8.4.2 建立信誉系统 282

8.4.3 其他研究方向 283

参考文献 285

第9章 典型的认知无线电网络 287

9.1 WRAN网络 287

9.1.1 WRAN简介 287

9.1.2 IEEE 802.22标准概况 289

9.1.3 IEEE 802.22空中接口 289

9.1.4 IEEE 802.22的共存 307

9.2 XG网络 313

9.2.1 XG网络的组成结构 313

9.2.2 XG网络决策 315

9.2.3 XG网络实测 316

9.3 认知Ad Hoc网络 319

9.3.1 认知Ad Hoc网络与传统Ad Hoc网络的比较 320

9.3.2 认知Ad Hoc网络示例 320

9.3.3 分布式协同MAC机制 321

9.3.4 认知Ad Hoc网络的一些可能应用 324

9.4 认识Mesh网络 325

9.4.1 COMNET网络 326

9.4.2 CogMesh网络 331

参考文献 337

第10章 从认知无线电网络到认知网络 339

10.1 认知无线电、认知无线电网络与认知网络 339

10.2 认知网络概述 340

10.2.1 定义 341

10.2.2 简单应用实例 341

10.2.3 网络架构 342

10.2.4 体系结构 345

10.3 认知网络的典型应用——B3G认知无线网络 348

10.3.1 认知无线接入网的管理功能 349

10.3.2 认知接入点的管理功能 350

10.3.3 认知无线终端的管理功能 351

10.4 认知网络发展面临的问题和挑战 352

参考文献 353

缩略语 354