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第1章 认知科学与技术1

1.1 认知科学的发展1

1.2 认知技术概述2

1.2.1 认知技术的基本概念2

1.2.2 认知技术的理论基础和特征3

1.3 认知技术在通信领域的发展应用6

本章参考文献10

第2章 认知无线电概述及发展12

2.1 认知无线电概述12

2.1.1 认知无线电的产生12

2.1.2 认知无线电的关键技术15

2.1.3 认知无线电频谱礼仪及共存方式19

2.1.4 认知无线电的研究现状22

2.2 认知无线电的应用23

2.3 认知无线电的发展前景26

本章参考文献27

第3章 频谱感知31

3.1 频谱感知技术概述31

3.2 单点感知技术及其性能比较32

3.2.1 主用户发射机检测32

3.2.2 主用户接收机检测37

3.2.3 单点感知技术前沿研究38

3.3 协作感知技术及性能分析39

3.3.1 协作感知的架构40

3.3.2 融合判决算法41

3.3.3 协作感知技术前沿研究48

3.4 基于隐马尔可夫模型的频谱机会预测49

3.4.1 隐马尔可夫模型的数学原理49

3.4.2 基于隐马尔可夫模型的频谱预测算法50

3.5 控制信道设计51

3.5.1 控制信道的作用51

3.5.2 控制信道的设计需要考虑的问题51

3.6 感知系统设计上的权衡53

3.6.1 协作开销与本地处理开销53

3.6.2 反应式与先验式53

3.6.3 通信可靠性与数据速率53

本章参考文献54

第4章 频谱共享接入技术58

4.1 概述58

4.1.1 频谱共享的分类58

4.1.2 频谱共享的过程59

4.1.3 频谱共享的关键技术66

4.2 集中式频谱共享技术70

4.2.1 基于频谱池的频谱分配模型70

4.2.2 基于图论着色的频谱分配模型72

4.2.3 基于干扰温度的频谱分配模型74

4.3 分布式频谱共享技术75

4.3.1 基于博弈论的频谱分配模型75

4.3.2 基于拍卖竞价理论的频谱分配模型76

4.3.3 机会式频谱接入77

4.4 其他频谱共享技术78

4.5 频谱聚合技术79

4.5.1 频谱聚合的类型80

4.5.2 频谱聚合的技术方案82

4.5.3 频谱聚合下的切换分析85

4.5.4 频谱聚合下的调度模型分析87

4.5.5 频谱聚合面临的挑战88

4.6 频谱共享的挑战性问题及未来研究方向89

本章参考文献90

第5章 认知无线电网络路由协议94

5.1 认知无线电环境中路由协议设计的特点94

5.1.1 无线路由协议简介94

5.1.2 认知无线电环境的影响95

5.1.3 认知无线电环境下路由的控制信息及其他99

5.1.4 认知无线电网络路由协议的分类100

5.1.5 认知无线电网络路由协议的衡量102

5.2 多射频多信道路由协议102

5.2.1 多射频多信道与认知无线电的关系102

5.2.2 常见多射频多信道路由协议103

5.3 常见认知无线电路由协议104

本章参考文献107

第6章 认知网络概述110

6.1 认知网络的概念110

6.1.1 认知网络产生的背景110

6.1.2 认知网络的需求111

6.1.3 认知网络的定义114

6.2 认知网络的特点115

6.2.1 认知网络的泛在性和异构性115

6.2.2 认知网络的协同性116

6.2.3 认知网络的高度智能性116

6.3 认知网络的发展前景117

6.4 认知网络的技术挑战118

本章参考文献118

第7章 认知网络架构120

7.1 认知网络的认知过程120

7.2 认知网络的架构121

7.2.1 认知网络架构简介121

7.2.2 认知网络功能架构123

7.2.3 认知网络的系统架构128

7.3 认知网络的JRRM功能129

7.3.1 JRRM目标130

7.3.2 JRRM技术131

7.3.3 JRRM算法131

7.4 认知网络的DSM功能133

7.4.1 DSM目标133

7.4.2 DSM技术134

7.4.3 DSM算法134

7.5 认知网络的Self-x功能137

7.5.1 Self-x目标137

7.5.2 Self-x技术137

7.5.3 Self-x算法138

7.6 认知网络中的分布式学习推理142

本章参考文献144

第8章 认知网络的跨层设计147

8.1 跨层设计概述147

8.1.1 跨层设计的概念147

8.1.2 跨层设计架构149

8.1.3 跨层实施方案152

8.2 认知无线电网络的跨层设计153

8.2.1 MAC／物理层跨层设计153

8.2.2 路由／物理层跨层设计154

8.2.3 传输／物理层跨层设计154

8.2.4 其他跨层设计155

8.3 认知网络的跨层设计方案155

8.4 认知网络跨层设计面临的挑战159

本章参考文献160

第9章 认知网络的安全问题164

9.1 认知无线电的可靠性问题164

9.1.1 认知无线电面临的主要威胁164

9.1.2 攻击的分类166

9.1.3 对抗攻击的方法167

9.2 认知无线电网络的攻击168

9.2.1 物理层攻击168

9.2.2 链路层攻击169

9.2.3 网络层攻击行为169

9.2.4 传输层攻击170

9.2.5 应用层攻击171

9.2.6 跨层攻击171

9.3 认知网络的安全保护172

9.3.1 保护认知网络的要求172

9.3.2 保护认知网络的方法173

9.4 认知网络的入侵检测174

9.4.1 入侵检测概述174

9.4.2 威胁模型175

9.4.3 综合动态方法176

9.5 通信安全组成模块180

9.5.1 模块设计要素180

9.5.2 鉴权认证授权181

9.5.3 保密性182

9.6 未来研究方向182

本章参考文献184

第10章 认知标准化现状188

10.1 标准化现状概述188

10.2 IEEE 802.22标准190

10.2.1 系统架构190

10.2.2 物理层概述191

10.2.3 MAC层概述195

10.2.4 认知频谱管理205

10.3 其他各大组织标准化进展208

10.3.1 IEEE SCC 41208

10.3.2 3GPP中的自组网技术209

10.3.3 IEEE 802.16中的自组网技术212

10.3.4 其他IEEE标准进展213

10.3.5 其他组织标准化工作215

10.4 未来标准化工作219

本章参考文献219

第11章 认知无线电实验平台220

11.1 软件无线电220

11.1.1 软件无线电的定义及特点220

11.1.2 软件无线电的基本结构222

11.1.3 软件无线电的关键技术224

11.2 软件无线电的开发平台228

11.2.1 GNU Radio软件平台228

11.2.2 USRP射频前端230

11.2.3 GNU编程基础235

11.2.4 GNU Radio的应用238

11.2.5 其他的SDR平台简介240

11.3 实例应用244

11.3.1 FM Radio244

11.3.2 OFDM Tunnel245

11.3.3 MIMO248

本章参考文献251

附录255

缩略语262