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第1章 认知无线电概论 1

1.1 概述 1

1.2 认知无线电网络架构 1

1.3 认知无线电架构的功能 3

1.3.1 收发器结构 3

1.3.2 设计面临的主要挑战 4

1.3.3 频谱管理进程的功能 4

1.4 认知无线电模式 5

1.4.1 交织模式 5

1.4.2 重叠（底层）模式 5

1.4.3 覆盖模式 6

1.4.4 小结 6

1.5 本书的结构 7

参考文献 8

第2章 频谱感知 9

2.1 概述 9

2.2 频谱感知 9

2.2.1 匹配滤波（相干检测器） 9

2.2.2 能量检测器 10

2.2.3 特征检测 11

2.2.4 比较 13

2.2.5 设计权衡与挑战 13

2.3 多频带频谱感知 14

2.3.1 引言 14

2.3.2 串行频谱感知技术 16

2.3.3 并行频谱感知（多频带检测器） 17

2.3.4 小波感知 19

2.3.5 压缩感知 22

2.3.6 基于角的感知 23

2.3.7 盲感知 24

2.3.8 其他算法 24

2.3.9 比较 24

2.4 本章小结 25

参考文献 25

第3章 协同频谱感知 31

3.1 概率 31

3.2 协同频谱感知的基础 32

3.2.1 硬结合 32

3.2.2 软结合 33

3.2.3 混合结合 34

3.2.4 协同频谱访问多频带认知无线电网络 34

3.3 典型协同频谱感知技术 36

3.3.1 基于能量检测的协同频谱感知决策 36

3.3.2 性能分析 37

3.4 协同传输技术 39

3.4.1 追踪融合混合自动请求重发 39

3.4.2 协同分集 39

3.5 选择协同频谱感知策略 42

3.5.1 双门限选择性 42

3.5.2 最大协同频谱感知策略 45

3.5.3 最大-最小协同频谱感知策略 48

3.5.4 比较与探讨 50

3.5.5 小结 51

3.6 本章小结 51

参考文献 51

第4章 干扰条件下协同频谱感知 57

4.1 概述 57

4.2 追踪获取合并型混合自动重传请求（HARQ） 57

4.3 再生型协同分集 61

4.3.1 平均频谱功率 62

4.3.2 中断概率 63

4.3.3 差错概率 63

4.3.4 仿真结果 63

4.3.5 小结 66

4.4 频谱重叠 66

4.4.1 重叠访问 66

4.4.2 解码转发中继 67

4.4.3 放大转发中继 67

4.4.4 增量中继 67

4.4.5 模拟结果与图解 72

4.4.6 差错概率 73

4.5 本章小结 74

参考文献 74

第5章 频谱感知性能标准和设计权衡 76

5.1 概述 76

5.2 接收机工作原理 76

5.2.1 单频段 76

5.2.2 协同频谱感知 78

5.2.3 多频段认知无线电 79

5.3 吞吐量性能标准 80

5.4 基本限制和权衡 82

5.4.1 感知时间最优化 82

5.4.2 多样性和采样权衡 86

5.4.3 功率控制和干扰限制权衡 87

5.4.4 资源分配权衡 90

5.5 本章小结 91

参考文献 92

第6章 频谱切换 96

6.1 概述 96

6.2 频谱移动 96

6.3 频谱切换策略 97

6.3.1 无切换策略 97

6.3.2 被动切换策略 98

6.3.3 主动切换策略 98

6.3.4 混合切换策略 99

6.3.5 对比 100

6.4 频谱移动管理的设计需求 100

6.4.1 传输层协议修改 100

6.4.2 跨层链路维护和最优化 101

6.4.3 寻找最佳备用信道 101

6.4.4 频谱切换时的信道竞争 101

6.4.5 公共控制信道 101

6.5 性能标准 101

6.6 频谱切换数学模型 102

6.6.1 频谱切换策略的性能 102

6.6.2 频谱切换的关系模式 107

6.7 多频段认知无线电网络切换 110

6.8 本章小结 110

参考文献 111

第7章 认知无线电网络的MAC协议 112

7.1 概述 112

7.1.1 无线通信频谱访问中MAC协议的功能 112

7.1.2 传统MAC与认知无线电MAC之间的差异 113

7.1.3 集中式与分布式体系结构的对比 113

7.1.4 认知无线电MAC中的公共控制信道概念 114

7.1.5 MAC协议的分类 114

7.2 帧间间隔与无公共控制信道的MAC挑战 115

7.2.1 基于CSMA/CA的协议中的帧间间隔 115

7.2.2 无公共控制信道的MAC挑战 115

7.2.3 无公共控制信道的网络设置 119

7.2.4 公共控制信道中的公平分配 120

7.3 认知无线电MAC中的服务质量 122

7.3.1 服务质量保障的分布式认知无线电MAC协议（QC-MAC） 122

7.3.2 服务质量感应MAC协议 123

7.4 移动管理 124

7.4.1 带有公共控制信道的授权用户体验与移动性支持 124

7.4.2 无公共控制信道移动支持 125

7.5 本章小结 126

参考文献 127

第8章 认知无线电自组网和传感器——网络模型和局部控制方案 128

8.1 概述 128

8.2 认知无线电网络与认知无线电自组网 129

8.3 认知无线电自组网中的频谱共享 129

8.4 认知无线电自组网中的介质访问控制协议 130

8.5 认知无线电网络中的量度规则 131

8.6 认知无线电自组网模型 132

8.6.1 频谱可用性图谱 132

8.6.2 频谱可用性概率（SAP） 133

8.6.3 可变大小的频段 134

8.6.4 多频道多无线电支持 134

8.6.5 合成频道模型 134

8.6.6 接收端和全局信息 134

8.6.7 频谱管理的局部控制 136

8.6.8 博弈方法 137

8.6.9 基于图着色的算法 137

8.6.10 部分可观测马尔可夫决策过程 138

8.6.11 仿生方案 139

8.7 频谱共享的局部控制方案 139

8.7.1 如何在认知无线电自组网中应用局部控制方案 139

8.7.2 局部控制方案框架 140

8.7.3 频谱共享公平性 141

8.7.4 协议设计与图解 142

8.8 本章小结 150

参考文献 150

第9章 认知无线电Ad Hoc网络介质访问层 155

9.1 概述 155

9.2 网络模型和需求 156

9.2.1 系统模型 156

9.2.2 需求 156

9.3 CM-MAC：基于CSMA/CA MAC协议的认知无线电自组网 159

9.3.1 协议描述 159

9.3.2 信道聚合 160

9.3.3 频谱访问和共享 160

9.3.4 移动性支持 161

9.4 结构分析 163

9.4.1 移动性影响 163

9.4.2 吞吐量 164

9.4.3 案例研究［32,33］ 166

9.5 数值结果 167

9.6 本章小结 172

参考文献 172

第10章 多跳认知无线电网络路由协议 174

10.1 概述 174

10.2 认知无线电网络中的路由问题 174

10.3 认知无线电网络的分类 176

10.3.1 频谱知识 176

10.3.2 主用户活动 177

10.4 集中和基本的分布式协议 178

10.4.1 集中协议 178

10.5 分布式协议 183

10.5.1 控制信息 183

10.5.2 基于源或目标的路由 183

10.6 动态网络中基于地理信息的协议 184

10.6.1 初始路由建立 184

10.6.2 贪婪转发 185

10.6.3 主用户避免 186

10.6.4 联合信道-路径优化 186

10.6.5 仿真验证 186

10.7 随机认知无线电多跳协议 188

10.7.1 协议概述 189

10.7.2 随机认知多跳网络性能标准 189

10.7.3 概率表达 190

10.7.4 进一步改进 191

10.7.5 仿真结果说明 192

10.8 协议小结 195

10.9 本章小结 197

参考文献 197

第11章 认知无线电经济学 199

11.1 概述 199

11.2 博弈论 199

11.2.1 战略型博弈模型 199

11.2.2 市场演化与均衡 200

11.3 认知无线电合作交易模型 201

11.4 固定价格交易模型 203

11.5 拍卖模型 207

11.5.1 单边拍卖 209

11.5.2 双边拍卖 212

11.6 模拟与说明 213

11.6.1 固定价格市场 213

11.6.2 单边拍卖 215

11.7 后续研究 219

11.8 本章小结 219

参考文献 221

第12章 认知无线电网络安全 223

12.1 概述 223

12.2 认知无线电网络的安全属性 223

12.3 认知无线电中的信任 225

12.3.1 信任评估基础 225

12.3.2 信任的基础公理 225

12.3.3 信任模型 228

12.3.4 信任管理的效果 229

12.4 路由破坏攻击 230

12.4.1 概述 230

12.4.2 Liu-Wang安全机制 231

12.4.3 对Liu-Wang安全机制的说明 231

12.5 干扰攻击 234

12.5.1 概述 234

12.5.2 系统模型 234

12.5.3 有完备知识时的优化策略 235

12.5.4 对Wu-Wang-Liu模型的说明 238

12.6 主用户仿冒攻击 239

12.6.1 面向频谱感知的信号发射机验证模式 240

12.6.2 Chen-Park-Reed主信号发射机的非交互定位 241

12.6.3 Chen-Park-Reed方法的模拟结果 241

12.7 本章小结 244

参考文献 244