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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 41 208

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 Radio 244

11.3.2 OFDM Tunnel 245

11.3.3 MIMO 248

本章参考文献 251

附录 255

缩略语 262

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