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第1章 概论1

1.1 无线通信与频谱资源1

1.2 高效频谱利用技术2

1.3 频谱共享技术3

1.3.1 动态频谱分配3

1.3.2 免许可开放接入3

1.3.3 分级共享接入4

1.4 认知无线电的产生5

1.5 认知无线电研究现状6

1.5.1 标准化进展6

1.5.2 代表性研究成果8

1.6 认知无线电与认知无线电网络9

参考文献9

第2章 认知无线电网络基础11

2.1 认知无线电技术11

2.1.1 认知无线电的定义11

2.1.2 理想认知无线电12

2.1.3 频谱感知认知无线电14

2.1.4 认知无线电的物理实现16

2.1.5 认知无线电在无线通信中的应用17

2.2 认知无线电网络24

2.2.1 现存认知无线电网络25

2.2.2 认知无线电网络关键问题27

参考文献30

第3章 频谱感知31

3.1 概述31

3.2 频谱感知模型31

3.2.1 频谱机会32

3.2.2 二元假设频谱感知模型32

3.3 频谱感知分类33

3.3.1 辅助频谱感知33

3.3.2 独立频谱感知35

3.4 基于发射机信号的检测36

3.4.1 匹配滤波器检测36

3.4.2 能量检测38

3.4.3 循环平稳特征检测41

3.4.4 协方差盲检测42

3.4.5 延时相关性检测43

3.4.6 两步检测43

3.5 基于接收机信号的检测44

3.5.1 基于干扰温度估计的检测45

3.5.2 基于接收机本振泄漏的检测47

3.6 合作检测49

3.6.1 单用户检测局限性及合作检测增益49

3.6.2 分布式多用户合作检测50

3.6.3 协作分集式合作检测57

3.7 MAC层及跨层检测59

3.7.1 检测模式60

3.7.2 检测周期62

3.7.3 检测时长64

3.7.4 检测信道66

3.7.5 检测静默周期68

3.8 多域全认知技术69

3.8.1 信号空间多维感知70

3.8.2 基于链路的感知71

3.8.3 基于网络的感知73

3.8.4 基于用户的感知74

3.9 现有标准中的频谱感知75

3.9.1 IEEE 802.11k75

3.9.2 IEEE 802.15.175

3.9.3 IEEE 802.2276

参考文献77

第4章 物理传输技术82

4.1 认知OFDM（Cognitive OFDM）传输技术82

4.1.1 认知OFDM概述82

4.1.2 认知OFDM中的关键技术86

4.2 认知UWB（Cognitive UWB）传输技术100

4.2.1 认知UWB概述100

4.2.2 认知UWB传输波形设计103

4.2.3 UWB传输技术在认知无线电网络中的应用107

4.3 变换域通信系统（TDCS）108

4.3.1 TDCS在认知无线电中的适用性109

4.3.2 TDCS在认知无线电中的实现109

4.3.3 认知无线电网络环境中的TDCS性能分析112

4.3.4 基于OFDM的TDCS113

4.4 认知无线电的信道编码技术115

4.4.1 纠错编码115

4.4.2 纠删编码121

4.5 认知MIMO技术127

4.5.1 认知MIMO概述127

4.5.2 认知MIMO的研究热点128

4.5.3 认知MIMO传输系统实例133

4.6 认知无线电的链路自适应技术135

4.6.1 概述135

4.6.2 认知无线电的时域链路自适应（TDLA）136

4.6.3 认知OFDM的链路自适应141

参考文献145

第5章 无线资源管理151

5.1 概述151

5.2 频谱分析152

5.2.1 频谱分析分类152

5.2.2 频谱特征参数154

5.2.3 信道容量159

5.3 频谱决策160

5.3.1 概述160

5.3.2 决策的优化目标：本地与全局162

5.3.3 决策中的协调机制166

5.4 接入控制167

5.4.1 接入控制的特点167

5.4.2 与授权用户协调的接入控制168

5.4.3 透明接入控制169

5.5 频谱分配172

5.5.1 频谱分配技术分类172

5.5.2 完全受限频谱分配174

5.5.3 部分受限频谱分配185

5.6 功率控制189

5.6.1 与传统网络功率控制的区别190

5.6.2 基于合作的功率控制190

5.6.3 基于非合作的功率控制192

5.7 频谱移动性管理196

5.7.1 频谱移动性的特点196

5.7.2 频谱切换机制197

5.7.3 频谱移动性管理协议202

5.7.4 频谱移动性管理面临的挑战202

5.8 资源调度203

5.8.1 认知无线电网络中调度的特点203

5.8.2 链路级调度203

5.8.3 端到端流的跨层调度210

参考文献212

第6章 路由技术及传输层协议218

6.1 路由技术218

6.1.1 概述218

6.1.2 路由协议219

6.1.3 路由算法222

6.2 传输层协议227

6.2.1 传输层协议概述227

6.2.2 传统无线网络的传输层协议228

6.2.3 认知无线电网络的传输层协议229

参考文献230

第7章 跨层设计及优化232

7.1 传统分层设计到跨层设计的演进232

7.2 认知无线电网络的跨层设计233

7.2.1 频谱检测的跨层设计233

7.2.2 频谱管理的跨层设计234

7.2.3 频谱分配的跨层设计235

7.2.4 频谱切换的跨层设计238

7.3 认知无线电网络的跨层优化238

7.3.1 基于模糊逻辑的跨层优化239

7.3.2 基于神经网络的跨层优化240

7.3.3 基于多目标优化的跨层优化243

7.4 认知引擎与跨层设计及优化244

7.4.1 认知引擎的功能和结构245

7.4.2 基于认知引擎的跨层设计及优化架构245

7.4.3 基于认知引擎的跨层设计及优化架构的优势246

7.5 认知无线电网络跨层设计和优化面临的挑战246

参考文献248

第8章 认知无线电网络安全250

8.1 认知无线电网络面临的安全问题250

8.1.1 传统无线网络的安全威胁250

8.1.2 认知无线电网络的安全需求252

8.1.3 认知无线电技术引入的安全隐患253

8.1.4 认知无线电网络的安全威胁及其防御机制255

8.2 认知无线电网络的入侵检测系统267

8.2.1 入侵检测概述267

8.2.2 网络安全的P2DR模型与入侵检测268

8.2.3 入侵检测系统的典型架构与分类269

8.2.4 认知无线电网络的IDS——动态综合的安全方案模型271

8.3 典型认知无线电网络的安全研究275

8.3.1 IEEE 802.22 WRAN网络的安全275

8.3.2 其他认知无线电网络存在的安全问题278

8.4 未来的研究方向279

8.4.1 建立动态的无线电环境图280

8.4.2 建立信誉系统282

8.4.3 其他研究方向283

参考文献285

第9章 典型的认知无线电网络287

9.1 WRAN网络287

9.1.1 WRAN简介287

9.1.2 IEEE 802.22标准概况289

9.1.3 IEEE 802.22空中接口289

9.1.4 IEEE 802.22的共存307

9.2 XG网络313

9.2.1 XG网络的组成结构313

9.2.2 XG网络决策315

9.2.3 XG网络实测316

9.3 认知Ad Hoc网络319

9.3.1 认知Ad Hoc网络与传统Ad Hoc网络的比较320

9.3.2 认知Ad Hoc网络示例320

9.3.3 分布式协同MAC机制321

9.3.4 认知Ad Hoc网络的一些可能应用324

9.4 认识Mesh网络325

9.4.1 COMNET网络326

9.4.2 CogMesh网络331

参考文献337

第10章 从认知无线电网络到认知网络339

10.1 认知无线电、认知无线电网络与认知网络339

10.2 认知网络概述340

10.2.1 定义341

10.2.2 简单应用实例341

10.2.3 网络架构342

10.2.4 体系结构345

10.3 认知网络的典型应用——B3G认知无线网络348

10.3.1 认知无线接入网的管理功能349

10.3.2 认知接入点的管理功能350

10.3.3 认知无线终端的管理功能351

10.4 认知网络发展面临的问题和挑战352

参考文献353

缩略语354