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| 图书基本信息 |
| 图书名称 | 认知无线电网络 |
| 作者 | (加)Mohamed Ibnkahla ( 本卡赫拉) |
| 定价 | 59.00元 |
| 出版社 | 电子工业出版社 |
| ISBN | 9787121307881 |
| 出版日期 | 2017-09-01 |
| 字数 | |
| 页码 | |
| 版次 | 1 |
| 装帧 | 平装-胶订 |
| 开本 | 16开 |
| 商品重量 | 0.4Kg |
| 内容简介 |
| 本书共12章。第1章概述认知无线电的基本概念、框架和功能，第2章开始介绍认知无线电物理层，第3章和第4章论述合作频谱的获取，第5章描述频谱感知测量与设计。从第6章起介绍数据链路层和媒体接入子层，第7章介绍认知无线电网络MAC层的特殊性，第8章研究认知无线电局部控制原理，第9章研究认知无线电Ad Hoc网络的介质访问控制，第10章研究认知无线电网络的多跳路由技术，第11章和第12章分别就认知无线电网络的经济性和安全性进行描述。 |
| 作者简介 |
| Mohamed Ibnkahla 加拿大安大略省金斯顿市女王大学电气和计算机工程系教授。他毕业于法国图卢兹国立理工学院,分别于1996年和1998年获得博士学位和指导研究生资格。Ibnkahla博士负责开展了多项无线通信、无线传感网络和认知无线电技术领域的国际项目。其研究兴趣包括认知无线电网络、认知网络、无线传感器网络以及在电子化社会、神经网络和自适应信号处理中的应用。他撰写了5本书籍、50篇以上的论文和100多篇会议论文。为各种国际会议和研讨会给予了大量的指导并应邀发言。Ibnkahla博士担任多种国际期刊和著作集编辑，并且是安大略省的注册职业工程师。 |
| 编辑推荐 |
| 《认知无线电网络》从网络体系角度建立认知无线电网络的总体概念。采用5层网络模型描述，重点介绍认知无线电网络的物理层、数据链路层和网络层。 |
认知无线电网络：开启智能通信新纪元 在这个信息爆炸、数据洪流的时代，无线通信技术以前所未有的速度发展，深刻地改变着我们的生活、工作乃至整个社会的面貌。从最初简单的语音通信，到如今承载海量数据的多媒体应用，无线通信的进步离不开对频谱资源的有效利用和对通信方式的不断创新。而在这场技术革新的浪潮中，认知无线电（Cognitive Radio, CR）无疑是最具颠覆性和前景的技术之一。它以其“智能”的学习、感知和决策能力，有望彻底改变现有无线频谱的分配和利用模式，为解决频谱日益拥挤的问题提供关键性的解决方案，并为下一代无线通信网络的构建奠定坚实的基础。 什么是认知无线电？ 认知无线电并非一个全新的无线通信概念，而是建立在软件定义无线电（Software Defined Radio, SDR）基础之上的一种智能化无线通信系统。SDR的核心在于将无线电通信的许多物理层功能（如调制、解调、滤波等）通过软件实现，从而赋予了无线电设备极大的灵活性和可重构性。认知无线电在此基础上更进一步，引入了“认知”的概念，即系统能够感知其所处的无线环境，理解频谱的使用情况，并基于这些信息进行智能化的决策，自主地调整自身的通信参数（如频率、功率、调制方式、协议等），以最大限度地提高频谱利用效率，同时避免对其他合法用户造成干扰。 简而言之，认知无线电就像一个“聪明的”无线设备，它不像传统的无线设备那样只能在固定的频谱上以固定的方式工作，而是能够“观察”、“思考”和“行动”。它会持续地扫描周围的无线电环境，识别哪些频谱是空闲的、哪些是正在被使用的、以及它们的使用模式。基于这些感知到的信息，它能够智能地选择一个未被占用的或低利用率的频谱进行通信，从而实现频谱的动态共享。 认知无线电的核心能力：感知、决策与学习 认知无线电之所以能够实现其智能化的特性，主要依赖于以下三个核心能力： 1. 频谱感知 (Spectrum Sensing): 这是认知无线电最基本也是最关键的能力。频谱感知是指认知无线电设备主动探测和识别无线电频谱的使用情况，判断哪些频段是空闲的（称为“白色空间”），哪些频段已被授权用户（称为“原用户”或“主用户”）占用。高效准确的频谱感知是认知无线电能够成功接入和利用空闲频谱的前提。感知技术可以多样化，例如能量检测、特征检测、匹配滤波等。感知过程的准确性和鲁棒性直接影响着认知无线电能否避免干扰原用户，以及能否有效利用频谱。 2. 智能决策 (Intelligent Decision Making): 在完成频谱感知后，认知无线电需要根据感知到的环境信息，结合自身的通信需求、网络策略以及预设的规则，做出最优的通信决策。这包括选择合适的通信频率、传输功率、调制编码方案、以及通信接入策略等。决策过程往往需要复杂的算法和模型，例如基于强化学习、博弈论、规则库匹配等方法，以达到频谱利用效率、通信质量和干扰避免之间的最佳平衡。一个智能的决策系统能够根据不断变化的无线环境，动态地调整通信参数，实现最优的性能。 3. 学习能力 (Learning Capability): 认知无线电的“认知”之处还在于其具备一定的学习能力。通过长期的运行和与环境的交互，认知无线电可以学习到不同时间、不同地理位置下的频谱使用规律，原用户的行为模式，以及各种通信策略的有效性。这些学习到的知识可以用于优化未来的频谱感知和决策过程，使系统能够更快速、更准确地适应新的无线环境，并不断提升通信性能。机器学习、人工智能等技术在认知无线电的学习能力方面扮演着至关重要的角色。 认知无线电网络：构建智能通信的未来 将认知无线电技术集成到无线网络中，就形成了认知无线电网络（Cognitive Radio Networks, CRNs）。CRNs不再是静态的网络结构，而是能够动态地适应和演进的智能网络。在CRNs中，每个节点（可以是终端设备、基站、甚至是中继节点）都具备认知能力，能够感知网络状态、频谱可用性以及其他节点的行为，并据此进行协同决策和通信。 认知无线电网络的优势和潜在应用场景极为广泛： 提高频谱利用效率: 这是认知无线电最直接和最重要的价值。随着无线设备数量的爆炸式增长，可用频谱资源变得越来越稀缺。传统的固定频谱分配模式已经难以满足需求。认知无线电通过动态频谱接入（Dynamic Spectrum Access, DSA）和频谱共享（Spectrum Sharing），能够有效利用那些未被充分利用的频谱，从而极大地提高频谱的整体利用效率。例如，在电视广播频段（TV White Spaces）中，很多频道在特定时间或地点是空闲的，认知无线电就可以利用这些空间进行其他通信业务，而不会干扰电视广播。 增强网络鲁棒性和可靠性: 认知无线电网络能够感知并应对各种网络干扰和故障。当某个频段出现严重干扰时，网络中的认知节点可以自动切换到其他可用频段，以保证通信的连续性。在紧急通信场景下，认知无线电网络能够动态地为关键通信分配频谱资源，确保通信的优先性和可靠性。 实现更灵活和适应性的网络: 认知无线电网络能够根据通信需求、网络负载、用户移动性等因素，动态地调整网络拓扑、资源分配和通信策略。例如，在密集用户区域，网络可以智能地划分小区、调整功率，以优化用户体验。在不同应用场景下（如物联网、车联网、应急通信等），CRNs都可以通过自适应调整来满足特定的性能要求。 支持下一代无线通信标准: 认知无线电技术被认为是未来5G、6G以及更先进的无线通信系统的关键使能技术之一。它为实现海量连接、超低时延、超高带宽等目标提供了重要的技术支撑，尤其是在频谱资源管理、网络智能化和协同通信等方面。 推动新兴应用的发展: 认知无线电网络为许多新兴应用提供了可能。例如，在智能交通系统中，车辆之间的通信可以利用认知无线电技术动态地选择最佳的通信信道，确保交通信息的实时传递和车辆安全。在物联网（IoT）领域，大量低功耗、低数据率的设备需要高效地共享有限的频谱资源，认知无线电能够有效地解决这一挑战。在公共安全和应急通信领域，认知无线电网络能够快速部署，并根据现场情况动态调整通信能力，支持灾难救援和应急响应。 认知无线电网络面临的挑战与发展趋势 尽管认知无线电网络前景广阔，但在实际部署和应用中仍面临一些挑战： 频谱感知精度与可靠性: 如何在复杂电磁环境下实现高精度、低延迟、低功耗的频谱感知是关键技术难题。虚假感知（错误地判断频谱状态）和感知延迟都可能导致频谱资源的浪费或对原用户的干扰。 协同决策与博弈论: 在多用户、多干扰的环境下，如何实现各个认知节点之间的协同决策，避免“囚徒困境”式的竞争，确保整体网络的性能最大化，需要深入研究博弈论和分布式优化算法。 安全问题: 认知无线电网络的动态性和开放性也带来了新的安全威胁，例如恶意节点可能伪装成原用户，或者进行欺骗性的频谱感知，对网络安全构成威胁。 标准化与互操作性: 缺乏统一的行业标准和接口，可能阻碍不同厂商的认知无线电设备之间的互操作性，影响网络的规模化部署。 法规和政策: 频谱资源的有效利用涉及到复杂的法规和政策问题，需要政策制定者和技术研究者共同努力，建立健全支持认知无线电发展的监管框架。 尽管存在挑战，但认知无线电网络的发展势头依然强劲。未来的研究将更加侧重于： 人工智能与机器学习的深度融合: 利用更先进的AI技术，构建更强大的学习和决策引擎，使认知无线电网络具备更强的自适应能力和预测能力。 大规模认知无线电网络的协同: 研究如何管理和协调大规模认知节点之间的通信，实现高效的频谱共享和资源优化。 面向特定应用的认知无线电网络设计: 针对物联网、车联网、工业互联网等不同应用场景，设计定制化的认知无线电网络架构和通信协议。 边缘计算与认知无线电的结合: 将认知能力下沉到网络边缘，实现更快的响应速度和更智能化的资源分配。 总而言之，认知无线电网络代表着未来无线通信发展的重要方向。它不仅有望解决频谱资源日益紧张的根本性问题，还将催生出更智能、更灵活、更可靠的无线通信系统，为构建万物互联的智能社会提供强有力的技术支撑。随着技术的不断成熟和相关标准的逐步完善，我们有理由相信，认知无线电网络将在不远的将来，深刻地改变我们的通信生活。
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