認知無線電技術(第2版)（簡體書）

譯者序
前言
第1章 認知無線電技術的歷史和背景
1.1 認知無線電前景
1.2 認知無線電產生的歷史和背景
1.3 軟件定義無線電簡要歷史
1.4 基本SDR
1.4.1 SDR硬件體系結構
1.4.2 SDR中計算處理資源
1.4.3 SDR軟件體系結構
1.5 認知無線電
1.5.1 認知無線電中的Java反射
1.5.2 認知無線電中的智能天線
1.5.3 政策引擎
1.6 頻譜管理
1.6.1 非授權頻譜管理
1.6.2 噪聲疊加
1.6.3 聚集頻譜需求和使用轉租方法
1.6.4 優先接入
1.7 美國政府在認知無線電發展中的作用
1.7.1 DARPA
1.7.2 FCC
1.7.3 NSF/CSTB研究
1.8 智能程度
1.9 本書組織結構
參考文獻
第2章 通信政策和頻譜管理
2.1 引言
2.2 推動認知無線電發展的技術
2.3 頻譜接入新機會
2.3.1 當前頻譜接入技術
2.3.2 機會式頻譜接入
2.3.3 動態頻率選擇
2.4 認知無線電的政策挑戰
2.4.1 動態頻譜接入
2.4.2 安全性
2.4.3 認知無線電之前的通信政策
2.4.4 認知無線電對通信政策的影響
2.4.5 美國通信政策開始于泰坦尼克號
2.4.6 美國通信政策:與技術同步
2.5 通信政策和技術對監管制度的影響
2.5.1 基本幾何結構
2.5.2 動態政策介紹
2.5.3 政策驅動的設備介紹
2.5.4 干擾避免
2.5.5 綜合影響
2.6 認知無線電全球政策
2.6.1 全球興趣
2.6.2 美國對認知無線電實現動態頻譜接入的看法
2.7 小結
習題
參考文獻
第3章 認知無線電平臺:軟件定義無線電
3.1 引言
3.2 硬件體系結構
3.2.1 框圖
3.2.2 基帶處理器引擎
3.2.3 基帶處理配置
3.2.4 多核系統和片上系統
3.3 軟件體系結構
3.4 SDR開發和設計
3.4.1 GNURadio
3.4.2 軟件通信體系結構
3.5 應用
3.6 開發
3.6.1 組件開發
3.6.2 波形開發
3.7 認知波形開發
3.8 小結
參考文獻
第4章 認知無線電所需技術
4.1 引言
4.2 無線電靈活性及無線電功能
4.2.1 無線電靈活性和無線電功能的持續發展
4.2.2 軟件可支持無線電舉例
4.2.3 軟件可編程無線電舉例
4.2.4 SDR舉例
4.3 意識無線電、自適應無線電和認知無線電
4.3.1 意識無線電
4.3.2 自適應無線電
4.3.3 認知無線電
4.4 無線電功能和特點的比較
4.5 認知無線電可用技術
4.5.1 地理定位
4.5.2 頻譜感知/頻率占用
4.5.3 生物測定
4.5.4 時間
4.5.5 空間意識或情景意識
4.5.6 軟件技術
4.5.7 頻譜意識及租借潛力
4.6 對認知無線電的資助和研究
4.6.1 認知地理定位應用
4.6.2 動態頻譜接入和頻譜意識
4.6.3 會合問題
4.6.4 認知無線電認證應用
4.7 認知無線電發展歷程
4.7.1 決策、方向和標準
4.7.2 新產品生產
4.8 CR相關技術的更新
4.8.1 傳感器和基礎設施
4.8.2 PHY、MAC和網絡層
4.8.3 推理器
4.8.4 政策
4.8.5 硬件和演示
4.9 小結
習題
參考文獻
第5章 頻譜意識與頻譜接入研究
5.1 動態頻譜意識和頻譜接入的目標
5.2 頻譜意識和接入的先期工作
5.3 端到端的DSA實現例子
5.4 動態頻譜意識
5.4.1 頻譜環境特征化總結
5.4.2 信號帶寬頻譜環境特征化
5.4.3 前端能量分布和前端非線性的重要性
5.5 前端線性管理
5.5.1 實驗數據的前端線性表示
5.5.2 前端線性管理算法和方法
5.5.3 前端線性管理的優勢
5.6 動態頻譜接入目標
5.6.1 抗干擾工作
5.6.2 抗干擾DSA
5.7 頻譜覆蓋管理目標
5.8 網絡級決策
5.8.1 DSA驅動的動態帶寬拓撲
5.8.2 DSA驅動的動態拓撲和網絡組織
5.9 小結
習題
參考文獻
第6章 認知政策引擎
6.1 無線電政策管理展望
6.2 背景和定義
6.3 頻譜政策
6.3.1 頻譜政策管理
6.3.2 頻譜政策管理的系統要求
6.4 認知政策管理先例
6.4.1 DARPA的政策管理計劃
6.4.2 政策管理的學術研究
6.4.3 政策管理的商業應用
6.4.4 政策管理的標準化工作
6.5 無線電政策引擎體系結構
6.5.1 政策引擎工作概念
6.5.2 政策管理的技術方法
6.5.3 驅動技術
6.6 政策引擎與認知無線電的集成
6.6.1 軟件通信體系結構集成
6.6.2 政策引擎設計
6.6.3 無線電與網絡政策管理體系結構的集成
6.7 認知政策管理的未來
6.7.1 認知政策管理的軍事機會
6.7.2 頻譜管理的商業機會
6.7.3 采用政策管理體系結構的障礙
6.8 小結
參考文獻
第7章 物理層和鏈路層認知技術
7.1 引言
7.2 當前信道條件下物理層和鏈路層的多目標優化
7.3 認知無線電的定義
7.4 建立無線電控制和性能測量
7.4.1 物理層和鏈路層參數
7.4.2 將結果建模為主要目標
7.5 MODM理論及其在認知無線電中的應用
7.5.1 MODM定義及其基本表示
7.5.2 約束建模
7.5.3 Pareto最優化前沿:找到不受支配解
7.5.4 無線電環境是一個MODM問題
7.5.5 MODM求解的GA方法
7.6 用于認知無線電的多目標遺傳算法
7.6.1 認知環
7.6.2 將無線電參數表示成染色體基因
7.6.3 染色體的多維分析
7.6.4 相對聚池錦標賽選擇
7.6.5 WSGA舉例
7.7 高級遺傳算法技術
7.7.1 種群初始化
7.7.2 以先前觀測到的解啟動GA
7.7.3 GA的CBDT初始化
7.8 高層智能需求
7.8.1 自主調整參數來實現目標
7.8.2 獎勵好的行為以及懲罰差的行為
7.9 智能計算機的工作方式
7.9.1 感知和環境意識
7.9.2 決策和優化
7.9.3 案例學習
7.9.4 權重和目標函數
7.9.5 分布式學習
7.10 小結
參考文獻
第8章 認知技術:位置意識
8.1 引言
8.2 無線電地理定位和時間業務
8.2.1 全球定位系統
8.2.2 坐標系變換
8.3 網絡定位
8.3.1 空間變化網絡業務可用性
8.3.2 地理定位驅動的路由
8.3.3 各種功能
8.4 地理定位的其他方法
8.4.1 基于時間的方法
8.4.2 到達角方法
8.4.3 接收信號強度方法
8.5 基于網絡的方法
8.6 邊界判決
8.6.1 監管區域選擇
8.6.2 政策服務器及區域
8.6.3 邊界判決的其他用處
8.7 蜂窩電話911為急救人員提供地理定位舉例
8.8 與其他認知技術的接口
8.8.1 政策引擎接口
8.8.2 組網功能接口
8.8.3 計劃引擎接口
8.8.4 用戶接口
8.9 小結
習題
參考文獻
第9章 認知技術:三種網絡意識
9.1 引言
9.2 應用及其要求
9.3 網絡意識:協議
9.3.1 動態協議組成
9.3.2 動態協議組成的特征交互
9.3.3 認知控制
9.4 邊緣網絡技術情景意識協議
9.5 網絡意識:節點功能和協作
9.6 無線電分布式系統:無線電小組
9.6.1 維護一條協作信道
9.6.2 小組內分布式工作
9.6.3 分布式學習環境
9.7 網絡意識:用于自布局的節點位置和認知
9.8 小結
習題
參考文獻
第10章 用戶認知業務
10.1 引言
10.2 語音和語言處理
10.2.1 說話人識別
10.2.2 語言辨認
10.2.3 文語轉換
10.2.4 語文轉換
10.2.5 機器翻譯
10.2.6 背景噪聲抑制
10.2.7 語音編碼
10.2.8 說話人變異音特征化
10.2.9 噪聲特征化
10.3 門房業務
10.4 小結
參考文獻
第11章 網絡支持:無線電環境地圖
11.1 引言
11.2 REM:提供CR網絡支持的工具
11.2.1 內部和外部網絡支持
11.2.2 REM介紹
11.2.3 REM在認知環中的作用
11.3 利用REM獲得認知能力:一種系統綜合的方法
11.3.1 意識:認知無線電的先決條件
11.3.2 意識分類
11.3.3 通過REM獲得SA:一種綜合的、有成本效益的方法
11.3.4 REM驅動的認知引擎的結構
11.4 REM高層系統設計
11.4.1 REM分類
11.4.2 REM數據庫設計指南
11.4.3 實現REM的技術
11.4.4 REM的支撐元素
11.4.5 REM和認知引擎之間的API
11.4.6 REM分發方案和負荷分析
11.5 網絡支持場景和應用
11.5.1 基于基礎設施的網絡和中心式全局REM
11.5.2 Ad hoc網絡和分布式本地REM
11.6 REM在認知無線網絡中的應用舉例
11.6.1 REM應用于802.22WRAN
11.6.2 REM應用于ad hoc頻譜共享網絡
11.7 小結與待研究問題
習題
參考文獻
第12章 認知研究:知識表示與學習
12.1 引言
12.2 知識表示和推理
12.2.1 符號表示
12.2.2 本體論和框架系統
12.2.3 行為表示
12.2.4 案例推理
12.2.5 規則系統
12.2.6 時間知識
12.2.7 知識表示小結
12.3 機器學習
12.3.1 記憶
12.3.2 分類器
12.3.3 貝葉斯邏輯
12.3.4 決策樹
12.3.5 強化學習
12.3.6 時間差分法
12.3.7 神經網絡
12.3.8 遺傳算法
12.3.9 仿真與博弈
12.4 實現考慮
12.4.1 計算要求
12.4.2 脆弱性和邊界條件
12.4.3 可預測行為
12.5 小結
習題
參考文獻
第13章 本體論在認知無線電中的作用
13.1 基于本體論的無線電概述
13.2 認知無線電的知識密集性
13.2.1 約束和要求知識
13.2.2 信息收集和融合
13.2.3 情景意識和建議
13.2.4 自意識
13.2.5 用戶、自身或者其他無線電的查詢
13.2.6 查詢響應和命令執行
13.2.7 資源協商
13.2.8 協議棧各個層的動態互用性
13.3 本體論及其在認知無線電中的作用
13.3.1 基礎
13.3.2 本體語言
13.3.3 查詢
13.3.4 推理
13.3.5 本體論在知識密集應用中的作用
13.4 分層本體和參考模型
13.4.1 物理層本體
13.4.2 數據鏈路層本體
13.5 例子
13.5.1 對時延或誤差的響應
13.5.2 訓練序列長度調整
13.5.3 數據鏈路層協議一致性和選擇
13.6 待解決研究問題
13.6.1 本體開發和統一
13.6.2 本體映射
13.6.3 學習
13.6.4 推理的有效性
13.7 小結
習題
參考文獻
第14章 認知無線電體系結構
14.1 引言
14.1.1 使用案例演化
14.1.2 本章結構
14.2 CRA-Ⅰ:功能、組件和設計規則
14.2.1 認知無線電功能組件體系結構
14.2.2 設計規則包括功能組件接口
14.2.3 近期實現
14.2.4 認知組件
14.2.5 自指示組件
14.2.6 組件體系結構的靈活功能
14.3 CRA-Ⅱ:認知環
14.3.1 認知環
14.3.2 觀測(感知和感覺)
14.3.3 定向
14.3.4 計劃
14.3.5 決策
14.3.6 行動
14.3.7 學習
14.3.8 自監視
14.4 CRA-Ⅲ:推斷等級
14.4.1 原子激勵
14.4.2 本原序列:詞和死區
14.4.3 基本序列
14.4.4 CRA推斷等級中的NL
14.4.5 用于場景解釋的觀測-定向鏈路
14.4.6 用于無線電技能集合的觀測-定向鏈路
14.4.7 普通世界知識
14.5 CRA-Ⅳ:體系結構映射
14.5.1 CRA拓撲映射
14.5.2 CRA對自身、所有者和歸屬網絡的識別
14.5.3 CRA強化等級序列
14.5.4 CRA中的行為
14.5.5 從映射到API
14.5.6 工業級推斷等級
14.6 CRA-Ⅴ:在SDR體系結構上構造CRA
14.6.1 SWR和SDR原理概述
14.6.2 無線電體系結構
14.6.3 SCA
14.6.4 無線電功能轉換模型
14.6.5 體系結構演化:從SDR到CR
14.6.6 認知電子學
14.6.7 無線電何時向認知轉換
14.6.8 無線電向CRA演化
14.7 認知體系結構研究課題
14.8 工業級CR設計規則
14.9 小結及后續研究方向
習題
參考文獻
第15章 認知無線電性能分析
15.1 引言
15.2 分析問題
15.2.1 CR網絡標準模型
15.2.2 分析目標
15.3 傳統工程分析技術
15.3.1 動態系統方法
15.3.2 壓縮映像和一般收斂定理
15.3.3 馬爾可夫模型
15.4 博弈論用于分析問題
15.4.1 博弈論基本元素
15.4.2 博弈基本元素與認知環的映射
15.4.3 基本博弈模型
15.4.4 博弈論基本分析技術
15.5 相關博弈模型
15.5.1 潛博弈
15.5.2 超模博弈
15.5.3 博弈論對CR網絡的價值
15.6 小結
習題
參考文獻
第16章 多天線系統中的認知無線電
16.1 引言
16.2 多天線技術
16.2.1 多天線系統
16.2.2 重要準則
16.3 MA系統中的認知能力
16.3.1 MA系統中的CR結構
16.3.2 無線電環境觀測
16.3.3 多天線系統中的認知引擎
16.4 在下一代無線通信中的應用
16.5 小結
參考文獻
第17章 認知無線電政策語言和政策引擎
17.1 引言
17.2 基于政策的方法的優點
17.3 下一代頻譜政策體系結構
17.4 政策語言和引擎設計
17.4.1 政策語言設計
17.4.2 政策引擎設計考慮
17.5 SRI頻譜政策語言
17.5.1 本體論
17.5.2 表示方式說明
17.5.3 政策舉例
17.5.4 請求與回復
17.5.5 頻譜政策語言小結
17.6 SRI政策引擎
17.6.1 帶有約束的推理
17.6.2 Maude實現
17.7 SRI政策引擎演示
17.7.1 SRI政策工具
17.7.2 實驗結果
17.8 經驗和未來工作
17.8.1 經驗之談
17.8.2 未來工作
17.9 小結
參考文獻
第18章 基于譜相關的頻譜感知
18.1 引言
18.1.1 認知無線電:意識和自適應
18.1.2 譜相關簡介
18.1.3 頻譜感知考慮因素
18.1.4 頻譜感知方法
18.1.5 典型例子
18.1.6 本章結構
18.2 通信信號統計特征
18.2.1 平穩信號和非平穩信號
18.2.2 循環自相關函數
18.2.3 譜相關函數
18.2.4 復值信號擴展
18.2.5 譜相干
18.2.6 主要統計特性
18.2.7 有效統計估計方法
18.3 基于譜相關的頻譜感知
18.3.1 循環頻率檢測
18.3.2 聯合循環頻率檢測
18.3.3 譜相關匹配:循環檢測器
18.3.4 與其他感知方法的聯系
18.4 現代通信信號中的應用
18.4.1 構建感知算法的一般方法
18.4.2 ATSC DTV
18.4.3 CDMA信號族
18.4.4 蜂窩TDMA信號族
18.4.5 GSM信號族
18.4.6 IEEE 802.11b:DSSS和CCK
18.4.7 IEEE 802.11a/g:OFDM
18.5 總結
習題
參考文獻
第19章 認知無線電網絡的會合
19.1 引言
19.2 使用控制信道
19.3 盲會合
19.3.1 隨機會合
19.3.2 基于序列的會合
19.4 鏈路維護和主用戶的影響
19.5 總結
參考文獻
第20章 頻譜消耗模型
20.1 引言
20.2 協調DSA及頻譜管理
20.2.1 頻譜管理的持久目標
20.2.2 動態頻譜接入的前景
20.2.3 政策的局限性
20.2.4 管理DSA的挑戰
20.2.5 DSA頻譜管理的替代方法
20.3 說明RF頻譜權利的基于位置的方法
20.3.1 10個組件
20.3.2 最大功率密度
20.3.3 頻譜消耗及信號空間建模
20.3.4 傳播模型
20.3.5 功率建模
20.3.6 用于功率和傳播地圖的方向向量
20.3.7 位置建模
20.3.8 最小功率密度
20.3.9 協議和政策
20.3.10 時間模型
20.3.11 發射機和接收機權利建模
20.3.12 兼容性和計算兼容復用
20.4 LBSR的最優數據結構
20.4.1 頻譜和襯底掩模的傳輸編碼
20.4.2 方向向量的傳輸編碼
20.4.3 功率和傳播值傳輸編碼
20.4.4 簡明向量舉例
20.5 構建權利
20.5.1 性能界限
20.5.2 模型實例
20.6 應用
20.6.1 計算和優化頻譜復用
20.6.2 表達機器可讀的政策
20.6.3 動態頻譜管理
20.6.4 二級頻譜市場
20.7 未來研究和工作
20.8 小結
參考文獻
第21章 認知無線電自適應調整協議
21.1 引言
21.2 調制
21.3 差錯控制碼
21.4 編碼-調制庫的性能評估
21.5 編碼-調制庫的一個特殊子集
21.6 接收機統計量
21.7 初始功率調整
21.7.1 初始功率調整概述
21.7.2 初始功率調整協議描述
21.7.3 P-ADJ協議性能評估
21.7.4 無約束功率系統的性能結論
21.7.5 有功率限制系統的性能結論
21.7.6 初始功率調整所需時間
21.8 自適應傳輸
21.9 動態信道的協議吞吐量性能
21.9.1 時變傳播損耗
21.9.2 時變干擾
21.10 小結
習題
參考文獻
第22章 認知網絡
22.1 引言
22.2 當前認知網絡的研究
22.2.1 觀測
22.2.2 定向
22.2.3 決定
22.2.4 行動
22.3 研究空白和未來研究方向
22.4 小結
參考文獻
第23章 IEEE標準在下一代無線電以及動態頻譜發展中的作用
23.1 引言
23.2 定義與術語
23.3 IEEE標準活動概述
23.4 IEEE802認知無線電的有關活動
23.4.1 802.22的參考體系結構
23.4.2 802.22PHY層概述
23.4.3 802.22MAC層概述
23.5 IEEE SCC41:動態頻譜接入網絡
23.5.1 IEEE P1900.1:NG無線電系統和頻譜管理的術語以及概念
23.5.2 IEEE P1900.2:對干擾和共存分析的建議措施
23.5.3 IEEE P1900.3:對SDR軟件模塊一致性評估的建議措施
23.5.4 IEEE P1900.4:體系結構構建模塊驅動的用于優化無線電資源使用的網絡設備分布式決策
23.5.5 P1900.5:管理用于DSA的CR的政策語言
23.5.6 對P1900.4標準的細節補充
23.6 新產品和新系統的潛力
23.6.1 商業
23.6.2 美國國防部
23.7 小結
參考文獻
第24章 難題
24.1 引言
24.2 CR技術總結與討論
24.3 基礎設施為無線網絡提供的業務
24.3.1 具有認知功能的單機無線電
24.3.2 蜂窩基礎設施對認知的支持
24.3.3 數據無線電
24.3.4 基礎設施提供的認知業務
24.3.5 待解決難題
參考文獻
術語表