认知无线网络原理 PDF下载

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随着无线通信业务的快速增长，可用的无线频谱资源变得越来越稀缺；而另一方面，授权频段的频谱利用率却很低。针对无线通信领域中资源越来越紧缺的事实以及授权频段的频谱利用率亟待提高的需求，认知无线电技术应运而生。它能够提高无线频谱的使用效率，在国际上已经成为研究的热点问题。

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内容简介

近年来，随着无线通信业务的快速增长，可用的无线频谱资源变得越来越稀缺，而授权频段的频谱利用率却很低。针对无线通信领域频谱资源越来越紧缺的事实及授权频段的频谱利用率亟待提高的需求，认知无线电技术应运而生。它能够提高无线频谱的使用效率，在国际上已经成为研究的热点。本书系统阐述了认知无线网络的原理，第1章对认知无线网络进行概述，第2章介绍了认知无线网络的分布式频谱感知算法，第3章介绍了采用停止理论来获取感知信道数目的频谱接入算法，第4章介绍了利用*空闲信道通信并采用信道预留机制的频谱接入算法，第5章介绍了基于频谱树的路由算法。本书内容丰富，可以作为通信专业研究生的参考书，也可以作为研究第五代移动通信专业技术人员的参考资料。

作者简介

2010年至今，在山东师范大学信息科学与工程学院任教。主持山东省重点研发项目一项，主持教育部产学研合作项目两项。2018年获得山东省教学成果奖一等奖一项，排名第四位。2018年获得山东师范大学教学成果奖三等奖一项，排名第一位。

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目 录 
第1章 绪论 1 
1.1 认知无线电背景 1 
1.2 认知无线电网络 2 
1.3 国内外研究现状 3 
1.3.1 频谱感知技术 3 
1.3.2 动态频谱接入技术 4 
1.3.3 路由技术 6 
参考文献 7 
第2章 分布式频谱感知算法 17 
2.1 引言 17 
2.2 频谱感知模型 19 
2.3 分布式感知算法 21 
2.3.1 算法设计 22 
2.3.2 性能分析 24 
2.4 仿真 26 
2.5 小结 31 
参考文献 32 
第3章 采用停止理论的频谱接入算法 35 
3.1 概述 36 
3.1.1 竞争时段 39 
3.1.2 信道感知时段 42 
3.1.3 数据传输时段 50 
3.2 数学分析 50 
3.2.1 竞争时段的分析 50 
3.2.2 信道感知时段的分析 54 
3.2.3 数据传输时段的分析 56 
3.2.4 网络的吞吐量 56 
3.3 仿真 57 
3.3.1 饱和状态仿真 58 
3.3.2 非饱和状态仿真 64 
3.4 小结 68 
参考文献 68 
第4章 利用最优空闲信道并采用信道预留机制的频谱接入算法 73 
4.1 概述 74 
4.1.1 授权信道状态列表 74 
4.1.2 信道选择与预留 76 
4.1.3 数据传输 80 
4.2 “隐藏”终端和“暴露”终端的解决 81 
4.2.1 传统“隐藏”终端问题的解决 81 
4.2.2 多信道“隐藏”终端问题的解决 82 
4.2.3 “暴露”终端问题的解决 83 
4.3 数学分析 85 
4.3.1 空闲授权信道 85 
4.3.2 控制信道的竞争 85 
4.3.3 网络的饱和吞吐量 88 
4.4 仿真 90 
4.4.1 饱和状态仿真 91 
4.4.2 非饱和状态仿真 95 
4.5 小结 97 
参考文献 98 
第5章 基于频谱树的路由算法 101 
5.1 概述 102 
5.2 频谱树的形成 104 
5.2.1 授权信道状态列表 104 
5.2.2 根节点的生成算法 105 
5.2.3 频谱树的建立与维护 108 
5.3 路由算法 112 
5.3.1 路由度量准则 112 
5.3.2 路由的建立 113 
5.3.3 路由的维护 117 
5.4 仿真 118 
5.5 小结 123 
参考文献 123 
附录 缩略语表 126

前沿

前；；言
认知无线电（Cognitive Radio，CR），又被称为感知无线电，能够动态感知周围无线环境中的频谱使用情况，通过重组无线网络系统框架，使未获得无线频谱管理组织授权的用户具有智能化辨识及使用空闲授权频谱的能力。因此，认知无线电技术能够解决无线通信频谱资源越来越紧缺，以及授权频段的频谱利用率较低的现状。国内外已有的研究成果表明，认知无线电具备极高的频谱使用效率，代表着未来发展的新方向，在国际上已经成为研究的热点。
本书在山东省重点研发计划（2017GGX10142）的支持下，针对认知无线网络中的频谱感知、动态频谱接入及路由算法进行研究。第1章对认知无线网络进行概述。第2章介绍了认知无线网络的分布式频谱感知算法，考虑到移动终端位置对感知结果的影响，设计了评价众包感知任务效果的函数；为了完成众包感知任务分配问题，提出了基于转移概率的分布式算法，并使用马尔可夫链分析了本书所提出方案的性能。第3章介绍了采用停止理论来获取感知信道数目的频谱接入算法，次要（非授权）用户通过交互控制帧的方式竞争接入信道的机会，成功竞争到接入机会的每对次要用户根据停止理论选择最佳数量的授权信道来感知，此后利用其中的空闲信道通信；同时从理论上计算出次要用户根据停止理论确定的最佳的连续信道数量，以及采用该频谱接入算法时网络的吞吐量。第4章介绍了利用最优空闲信道通信并采用信道预留机制的频谱接入算法，次要用户根据授权信道被授权用户（首要用户）使用的利用率，选择在不干扰授权用户正常使用的情况下一次能传输最大业务量的空闲授权信道通信，同时进行信道预留；该算法还能解决“隐藏”终端和“暴露”终端的问题。第5章介绍了基于频谱树的路由算法，次要用户根据对多个授权信道的感知结果，选择信道利用率最低的空闲授权信道组建频谱树。为降低单个根节点的负载，选择多个能感知相同空闲信道数量的次要用户作为根节点；在树的形成过程中，由多个根节点同时发起形成频谱树，因此会形成多棵频谱树，实现了将用户节点分布于多棵频谱树的目的，有效降低了每棵树的根节点负载。根据频谱树及基于最小时延的路由度量标准，建立路由以完成次要用户间的通信，同时提供了快速的路由恢复机制。
限于作者水平，书中难免存在错误和疏漏，恳请广大读者批评指正。