未来无线通信网络：认知无线电原理与应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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谢刚 著

图书标签:

• 认知无线电
• 无线通信
• 无线网络
• 未来网络
• 频谱管理
• 无线电技术
• 通信工程
• 5G/6G
• 人工智能
• 优化算法

出版社： 北京邮电大学出版社

ISBN：9787563549665

版次：1

商品编码：12056775

包装：平装

开本：16开

出版时间：2016-11-01

用纸：胶版纸

页数：211

正文语种：中文

内容简介

　　随着无线通信的迅猛发展，有限的频谱资源变得越来越紧张，另外传统的静态无线频谱资源分配策略也导致频谱利用率低下。提高频谱效率是第五代移动通信系统亟待解决的重要问题，认知无线电作为解决上述问题的关键技术得到了越来越广泛的关注。
　　《未来无线通信网络：认知无线电原理与应用》分五部分系统阐述了认知无线电的原理与技术，第1部分介绍了认知无线电的概述。第二部分介绍了若干数学工具和下一代无线通信系统的关键技术。第三部分介绍了认知无线电的频谱感知技术，包括概述与基础、新型单节点频谱感知技术和多节点协作频谱感知技术。第四部分介绍动态频谱接人技术，包括基于干扰温度限制的分布式频谱共享、自适应资源分配、基于拍卖理论的动态频谱接入技术和多天线系统动态频谱接入技术。第五部分介绍了认知无线电技术的应用。
　　《未来无线通信网络：认知无线电原理与应用》内容丰富，可以作为研究第五代移动通信、认知无线电、认知网络的专业技术人员和研究生的教材和参考书，也可以从事该方向的技术人员的参考资料。

目录

第一部分 绪论
第1章 认知无线电概述
1．1 认知无线电的产生背景及意义
1．2 认知无线电的发展与标准化工作
1．3 认知无线电关键技术研究现状
参考文献

第二部分 相关基础知识
第2章 若干数学工具
2．1 最优化方法
2．1．1 最优性条件
2．1．2 对偶理论
2．1．3 无约束最优化方法
2．1．4 约束最优化方法
参考文献
2．2 博弈论
2．2．1 引言
2．2．2 非合作博弈
2．2．3 合作博弈
2．2．4 博弈论在认知无线电中的应用
参考文献
第3章 下一代无线通信系统关键技术
3．1 MIMO
3．1．1 单用户MIMO系统
3．1．2 多用户MIMO系统
3．2 OFDM
3．2．1 点对点OFDM系统
3．2．2 多用户OFDM系统
3．2．3 多小区OFDMA系统
3．3 资源分配
参考文献

第三部分 频谱感知
第4章 频谱感知概述及基础
4．1 频谱感知技术简述
4．2 频谱感知基础知识
4．2．1 Neyman-Pearson定理
4．2．2 贝叶斯风险和最小错误概率
4．3 经典单节点频谱感知技术
4．3．1 匹配滤波器检测
4．3．2 能量检测
4．3．3 循环平稳特征检测
参考文献
第5章 新型单节点频谱感知技术
5．1 自适应单带频谱感知技术
5．1．1 自适应单带频谱感知技术1
5．1．2 自适应单带频谱感知技术2
5．2 基于信息论准则的多带频谱感知技术
5．2．1 基于信息论准则的多带频谱感知技术1
5．2．2 基于信息论准则的多带频谱感知技术2
5．3 基于广义似然比检验的多带频谱感知技术
5．4 基于自适应阵列的多带频谱感知技术
参考文献
第6章 多节点协作频谱感知技术
6．1 集中式协作频谱感知
6．2 分布式协作频谱感知
6．3 软协作VS硬协作频谱感知
6．4 最大化信道容量的协作感知技术
6．5 频谱感知面临的挑战
参考文献

第四部分 动态频谱接人技术
第7章 基于干扰温度限制的分布式频谱共享
7．1 引言
7．2 分布式CR系统模型
7．2．1 系统描述
7．2．2 目标函数
7．3 非合作功率博弈
7．3．1 放缩博弈
7．3．2 ITL受限的博弈
7．3．3 分布式频谱共享方案
7．3．4 迭代的必要性
7．4 基于部分 CSI的非合作博弈
7．5 仿真分析
7．6 小结
附录定理7．4 的证明
参考文献
第8章 认知无线电系统中的自适应资源分配
8．1 引言
8．2 CR系统下行链路中的最优自适应分配算法
8．2．1 系统模型
8．2．2 对授权用户的干扰限制分析
8．2．3 最优自适应资源分配算法
8．2．4 仿真结果
8．2．5 结论
8．3 最大化信息传输速率的下行CR系统资源分配算法
8．3．1 优化问题描述
8．3．2 最优的子载波分配方案
8．3．3 功率和比特加载方案
8．3．4 仿真结果
8．3．5 结论
8．4 最小化发射功率的下行CR系统资源分配算法
8．4．1 系统模型
8．4．2 WGSA算法
8．4．3 DIPA算法
8．4．4 仿真结果
8．4．5 结论
8．5 小结
参考文献
第9章 基于拍卖理论的动态频谱接入技术
9．1 基于拍卖理论的无线信道分配
9．2 基于多赢家拍卖的认知无线电系统
9．3 认知无线网络中基于重复拍卖的频谱接入技术
参考文献
第10章 多天线系统动态频谱接入技术
10．1 基于理想信道信息的MIMO认知无线电系统
10．2 基于感知的MIMO认知无线电系统
10．3 感知时间受限的MIMO认知无线电系统
参考文献

第五部分 认知无线电技术的应用
第11章 认知无线电的标准进展
11．1 802．22
11．2 802．11h
11．3 802．11y
参考文献
第12章 认知无线电技术在军事中的应用
12．1 频谱管理
12．2 复杂电磁环境监控
12．3 抗干扰通信
参考文献

《未来无线通信网络：认知无线电原理与应用》—— 开启智能通信新纪元 在信息爆炸的时代，我们对数据传输的需求日益增长，对无线通信的依赖也前所未有。从智能手机的便捷沟通，到物联网设备的广泛连接，再到自动驾驶汽车的实时数据交换，高效、灵活、智能的无线通信网络已经成为现代社会不可或缺的基石。然而，现有的无线频谱资源日益紧张，传统的通信方式在应对海量连接、高速数据流以及多样化应用场景时，正面临着严峻的挑战。如何在有限的频谱内实现更高效的资源利用，如何让无线网络具备自我感知、自我学习和自我优化的能力，成为摆在我们面前亟待解决的关键问题。 《未来无线通信网络：认知无线电原理与应用》正是这样一本深入探索未来无线通信发展方向的扛鼎之作。它不仅为我们揭示了应对频谱瓶颈和网络拥堵的革命性解决方案——认知无线电（Cognitive Radio, CR），更系统地阐述了其核心原理、关键技术以及在各个领域的广泛应用前景。本书旨在为读者构建一个全面而深刻的认知无线电知识体系，引领他们穿越传统通信的藩篱，迈入一个更加智能、高效、动态的无线通信新纪元。 第一部分：认知无线电的理论基石——洞悉频谱的智能魔法 本书的开篇，便以严谨的理论视角，为读者奠定了认知无线电的坚实基础。我们深入剖析了当前无线通信频谱利用的现状与挑战，揭示了传统固定频谱分配模式的局限性。在此基础上，本书隆重推出了认知无线电这一颠覆性概念。 核心理念的深度解析： 认知无线电的核心在于其“智能”——能够感知周围环境、学习通信模式、并根据实时情况动态调整自身工作参数，从而实现最优的频谱利用。本书详细阐述了认知无线电的四大关键功能：频谱感知（Spectrum Sensing）、频谱管理（Spectrum Management）、频谱共享（Spectrum Sharing） 和 频谱决策（Spectrum Decision）。我们将逐一剖析每项功能的原理、算法和实现方式。例如，在频谱感知部分，我们将详细介绍各种检测技术，如能量检测、循环平稳特征检测、匹配滤波检测等，并探讨它们在不同环境下的优缺点，以及如何通过协同感知、统计信号处理等方法提升感知的准确性和鲁棒性。 感知环境的精细描摹： 认知无线电的“认知”能力离不开对无线环境的精准感知。本书将深入探讨环境感知的内容，包括频谱使用情况、信道质量、干扰水平、用户需求以及终端能力等。我们还将介绍实现这些感知的关键技术，如信号分类、干扰识别、信道状态信息（CSI）获取等，并探讨如何利用机器学习和深度学习等先进技术，提升环境感知的智能化水平。 智能决策的演进之路： 基于对环境的感知和学习，认知无线电需要做出最优的决策，以最大化频谱效率和网络性能。本书将详细介绍认知决策的理论框架，包括优化算法、强化学习、博弈论等在频谱分配、功率控制、调制编码方案选择等方面的应用。我们将引导读者理解如何通过这些智能算法，让无线节点在复杂多变的无线环境中做出“明智”的选择。 学习机制的深度挖掘： 认知无线电的“学习”能力是其动态适应性的关键。本书将深入探讨认知无线电的学习机制，包括强化学习、监督学习、无监督学习等如何用于模型训练、策略优化和性能预测。我们将展示如何通过不断学习，让认知无线电系统逐渐适应无线环境的变化，并持续提升通信效率。 第二部分：认知无线电的关键技术——赋能未来的核心引擎 理解了认知无线电的基本原理，本书将进一步深入剖析实现这一理念所需的各项关键技术。这些技术是认知无线电从概念走向现实的坚实支撑。 先进的频谱感知技术： 准确高效的频谱感知是认知无线电的基础。我们将详细介绍各种先进的频谱感知技术，包括基于盲检测的算法、基于谱估计的方法、以及利用机器学习和深度学习进行感知的方法。我们将分析这些技术在不同场景下的性能表现，并探讨如何通过多维度感知、协同感知等技术，克服因噪声、衰落和低信噪比带来的挑战。 灵活的频谱管理与共享机制： 如何在不同用户和业务之间公平有效地分配频谱，是认知无线电面临的核心问题。本书将深入探讨各种频谱管理与共享机制，包括基于博弈论的频谱拍卖、基于拍卖理论的频谱交易、以及基于分布式协调的频谱共享协议。我们将分析不同机制的优劣势，并为读者提供如何根据实际应用场景选择最合适的机制的指导。 智能的资源分配与调度算法： 频谱资源的有效利用离不开智能的资源分配与调度算法。本书将详细介绍多种先进的资源分配与调度算法，包括基于优化的算法、基于机器学习的预测调度、以及基于强化学习的动态调度。我们将展示如何通过这些算法，实现数据流的 QoS 保证、功耗的最小化以及网络吞吐量的最大化。 动态的波形生成与调制解调技术： 认知无线电需要能够根据环境动态调整其发射和接收的波形。本书将介绍软件定义无线电（SDR）技术如何为认知无线电提供灵活的波形生成能力，并深入探讨各种动态调制解调技术，包括自适应调制编码（AMC）、自适应功率控制等，以及它们在认知无线电系统中的应用。 强大的学习与决策框架： 认知无线电的智能决策能力依赖于强大的学习与决策框架。本书将详细介绍如何利用强化学习、深度强化学习等先进的机器学习技术，构建能够实现自主学习和最优决策的认知引擎。我们将通过具体的算法示例，展示如何训练模型，使其能够在复杂多变的无线环境中做出高效的通信策略。 第三部分：认知无线电的应用展望——驱动多元化智能场景 理论与技术的高度结合，最终将转化为实际的应用价值。本书的第三部分，将带领读者深入探讨认知无线电在各个领域的广阔应用前景，展现其如何驱动未来通信的多元化发展。 智能蜂窝网络（5G/6G）： 认知无线电是构建下一代（5G及未来6G）蜂窝网络的关键技术之一。本书将探讨认知无线电如何在动态频谱接入、海量设备连接、高可靠低时延通信等方面发挥重要作用，实现更高效的频谱利用和更智能的网络管理。 物联网（IoT）与海量连接： 随着物联网设备的爆炸式增长，频谱资源的压力愈发凸显。认知无线电将为海量物联网设备提供灵活的频谱接入和资源分配方案，解决传统网络在容量和功耗上的瓶颈，实现万物互联的宏伟蓝图。 智慧城市与智能交通： 在智慧城市和智能交通领域，认知无线电能够为车辆通信、传感器网络、城市管理系统等提供可靠、高效的无线连接。它能够动态分配频谱，确保关键任务通信的优先级，提高交通效率和安全性。 军事与应急通信： 在复杂多变的战场环境或紧急救援场景下，频谱资源的可用性往往受到限制。认知无线电能够智能地搜索和利用可用频谱，确保通信的畅通和可靠，为军事行动和应急响应提供强大的通信保障。 无线医疗与远程医疗： 随着医疗技术的进步，无线医疗设备和远程医疗的需求日益增长。认知无线电能够为这些应用提供安全、可靠、高带宽的无线连接，支持远程诊断、实时监测和医疗数据传输。 动态频谱接入（DSA）与频谱共享市场： 认知无线电是实现动态频谱接入（DSA）和推动频谱共享市场发展的关键技术。本书将探讨如何通过认知无线电技术，构建一个更加灵活、动态、高效的频谱资源市场，促进频谱的优化配置和高效利用。 本书特色与价值 《未来无线通信网络：认知无线电原理与应用》以其前瞻性、系统性、实践性和前沿性，成为理解和掌握认知无线电的必读之作。 前瞻性： 本书紧密跟踪无线通信技术发展的最前沿，深入剖析认知无线电如何应对未来通信的挑战，为读者勾勒出未来通信网络的清晰蓝图。 系统性： 本书从理论原理到关键技术，再到应用前景，构建了一个完整而系统的认知无线电知识体系，确保读者能够获得全面深入的理解。 实践性： 本书在理论阐述的同时，注重算法、模型和实现方法的介绍，并穿插了丰富的案例分析，帮助读者将理论知识转化为实际能力。 前沿性： 本书汇聚了当前认知无线电领域最新的研究成果和技术进展，包括人工智能在其中的应用，为研究人员和工程师提供了宝贵的参考。 无论您是通信领域的科研人员，在校的学生，还是对未来无线通信充满好奇的工程师，本书都将是您深入探索认知无线电、理解未来智能通信网络不可或缺的向导。它将帮助您打开一扇通往更智能、更高效、更广阔无线通信世界的大门。

评分☆☆☆☆☆

我一直对如何让通信系统更“智能”感到好奇，特别是现在移动设备爆炸式增长，频谱资源越来越紧张，传统的固定分配方式显然已经捉襟见肘。这本书恰好深入探讨了解决这一难题的关键技术——认知无线电。它不仅仅是介绍概念，更重要的是，作者把一些前沿的研究成果和实际应用场景结合得相当好。比如，书中详细讨论了认知无线电在军事通信、应急通信以及物联网中的应用潜力，并列举了一些实际案例（当然，有些是 hypothetical 的，但非常贴切）。我特别留意了关于“干扰协调”的部分，这对于在复杂电磁环境下保证通信的稳定性和可靠性至关重要。作者在这一块的处理非常细致，从理论模型到实际的算法设计，都给出了比较完整的梳理。尽管有些算法的实现细节对我来说还是有点挑战，但作者的逻辑性很强，总能引导你一步步跟上他的思路。整体而言，这本书为我提供了一个非常系统且深入的认知无线电知识体系，让我对未来的通信发展有了更清晰的认识。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，我当初选择这本书，是因为我之前听过“认知无线电”这个概念，但总觉得有些模糊不清，不太明白它到底能做什么，以及与现有技术有何本质区别。这本书，就像一盏明灯，照亮了我对这个领域的理解。作者没有一开始就抛出“智能体”、“辅助用户”等比较抽象的词汇，而是从一个非常接地气的角度出发，比如手机信号弱、Wi-Fi连接不稳定这些我们日常都能遇到的问题，来引出频谱资源利用效率低下的根本原因。然后，他很自然地引出了“认知”这个核心理念，让我明白了它不是简单的“更高级的无线电”，而是通过“感知”和“学习”来动态地适应环境。书中关于“频谱频谱地图”和“频谱共享机制”的介绍，我印象特别深刻，感觉就像是给整个无线电世界建立了一个智能的“交通管理系统”，让信息能够更顺畅、更高效地流动。尽管有些章节的技术深度我暂时还无法完全领会，但整体框架和核心思想已经深深印在我的脑海里了。

评分☆☆☆☆☆

阅读这本书的过程，让我对未来通信网络的形态有了颠覆性的认识。我之前以为未来的无线通信网络会是更快的速度、更大的带宽，但这本书让我看到了更深层次的“智能化”和“自适应性”。作者在介绍“网络协同”和“分布式认知”时，用了很多生动的例子，让我仿佛看到了一个由无数个“聪明”的设备组成的、能够自主协调、共同优化的巨大网络。我尤其欣赏作者在“安全性”和“隐私保护”方面所做的探讨，在强调智能化的同时，也关注到了潜在的风险，并提出了相应的解决方案。这让我觉得，这本书不仅有技术的前瞻性，更有对社会影响的深刻思考。虽然其中一些关于“频谱传感技术”的细节，我还需要反复阅读才能完全理解，但作者的叙述风格非常吸引人，总能在看似枯燥的技术描述中找到引人入胜的点。这本书的价值，不仅仅在于它提供了多少技术细节，更在于它激发了我们对无线通信未来发展的无限遐想。

评分☆☆☆☆☆

这本书，说实话，拿到手之前我没抱太大的期待，毕竟“未来无线通信网络”这个题目听起来就很大，感觉会充斥着各种我理解不了的专业术语和理论推导。但翻开第一页，就被作者的叙述方式吸引了。他不是直接丢给你一堆公式，而是像在讲故事一样，从现实世界遇到的通信瓶颈讲起，一步步引出“认知”这个概念。我最喜欢的是他对“频谱感知”的解释，用了很多形象的比喻，比如像是在拥挤的城市里寻找一条未被占用的车道，或者在嘈杂的房间里捕捉对方的低语。这让我这种对底层技术了解不深的人，也能大概理解认知无线电的核心思想——让设备“聪明”起来，自己去判断和利用可用的频谱资源。书中还提到了智能调度、频谱共享等技术，虽然有些细节我还没有完全消化，但整体思路是清晰的，而且作者并没有回避一些技术上的挑战和未来的不确定性，反而将其作为进一步研究的方向来介绍，这让这本书读起来更有启发性，而不是一篇枯燥的教科书。

评分☆☆☆☆☆

作为一个长期在无线通信领域摸爬滚打的工程师，我一直在寻找能够真正帮助我解决实际问题的技术思路，而不是那些空中楼阁式的理论。这本书，在这一点上做得相当不错。它没有过多地纠缠于那些脱离实际的数学证明，而是更侧重于如何将认知无线电的原理转化为可行的技术方案。书中提到的“学习算法”和“决策模型”，对我来说非常有价值。作者通过对不同算法的优劣分析，以及在不同应用场景下的适用性评估，让我对如何选择和优化认知无线电的实现方式有了更直观的理解。特别是在谈到“用户体验”和“网络性能”时，作者并没有把它们作为独立的模块来讲述，而是将它们融入到整个认知无线电的设计理念中，强调了技术最终是要服务于用户的。这让我觉得这本书的作者是真正站在使用者角度思考问题的。虽然某些章节涉及到更深层次的信号处理和机器学习理论，但作者的引导性很强，足以让我对相关内容产生进一步探索的兴趣。