北京邮电大学出版社

无线网络频谱资源缺乏与网络容量需求激增的问题日益突出，提高无线网络的频谱利用率至关重要，为此，认知无线电网络的概念被提出，通过多域认知可发现频谱机会，从而提升频谱利用率。本书通过建立频谱信息表征、测量和传递理论，突破二维和三维频谱信息测量方法，构建了多维频谱资源利用方法，最终提升了无线网络的频谱利用率。希望本书能帮助读者了解认知无线电网络中的频谱信息表征、测量与利用方法，为读者后续学习、研究和工程实践带来一定的启发，提供一些帮助。
本书可以作为信息通信技术行业技术人员的参考书，也可以作为高校本科生、研究生的参考书。

目录介绍

第1章概述1

1.1研究背景及主要研究内容1

1.1.1认知无线电网络的研究背景1

1.1.2认知无线电网络的主要研究内容3

1.2研究现状8

1.2.1认知信息的获取和传递9

1.2.2认知信息的应用：多维频谱空洞接入10

1.2.3认知信息的目标：提升网络容量12

1.3本书内容结构13

本章参考文献14

第2章无线网络频谱信息表征、测量与传递26

2.1研究背景26

2.2频谱信息表征理论27

2.2.1空间维度频谱信息27

2.2.2时间维度频谱信息36

2.2.3空时表征的对偶性40

2.3频谱信息测量方法42

2.3.1频谱信息量的概念42

2.3.2频谱信息量的性质43

2.3.3频谱信息量的应用48

2.4频谱信息传递方法49

2.4.1理论分析50

2.4.2算法设计53

2.5仿真结果与分析68

2.5.1频谱信息表征方法的仿真结果与分析68

2.5.2频谱信息测量方法的仿真结果与分析70

2.5.3频谱信息传递方法的仿真结果与分析71

2.6本章小结80

本章参考文献81

第3章基于多边形和三角化的二维频谱环境地图构建83

3.1研究背景83

目录
无线网络频谱信息表征、测量与利用

3.2频谱信息表征84

3.2.1频谱信息的定义84

3.2.2三角形网格划分算法85

3.3网格聚类算法87

3.4频谱信息传递的表现90

3.5数值结果与分析91

3.5.1算法31和算法32的实现91

3.5.2RPE和网格数之间的关系92

3.5.3压缩比92

3.6本章小结93

本章参考文献93

第4章利用无人机的三维频谱环境地图构建95

4.1研究背景95

4.1.1研究意义95

4.1.2国内外研究现状96

4.1.3本章的主要内容97

4.2三维频谱环境地图构建的基础理论97

4.2.1无线电参数的表征方法98

4.2.2无线电参数误差的数学性质98

4.3基于频谱环境地图构建的理论分析100

4.3.1二维空间下的理论分析100

4.3.2三维空间下的理论分析102

4.3.3仿真结果与分析108

4.4三维频谱环境地图构建方法110

4.4.1无人机频谱测量算法的流程110

4.4.2蚁群算法111

4.4.3无人机频谱测量算法的分析112

4.5实验及性能分析113

4.5.1三维频谱环境地图构建的实现113

4.5.2性能分析119

4.6本章小结121

本章参考文献121

第5章无线网络空时二维频谱机会123

5.1研究背景123

5.2系统模型125

5.3灰区的时域频谱机会126

5.3.1精确结果127

5.3.2基于中心极限定理的结果130

5.3.3噪声不确定性对灰区半径的影响132

5.4白区的空域频谱机会133

5.4.1精确法133

5.4.2补充法135

5.4.3白区的半径135

5.4.4噪声不确定性对白区半径的影响136

5.5不同网络场景的三区半径和过渡区存在的条件137

5.5.1单主网络场景下的三区半径137

5.5.2多主网络场景下的三区半径137

5.5.3最优的黑区半径138

5.5.4过渡区存在的条件139

5.6仿真结果与分析140

5.6.1三区划分架构的仿真结果与分析140

5.6.2灰区半径的仿真结果与分析141

5.6.3白区半径的仿真结果与分析142

5.6.4过渡区的仿真结果与分析144

5.6.5最优黑区半径的仿真结果与分析145

5.6.6典型IEEE 802.22的应用场景147

5.7本章小结148

本章参考文献148

第6章空时二维频谱的利用和惩罚150

6.1研究背景150

6.1.1研究意义150

6.1.2国内外研究现状152

6.1.3本章的主要内容153

6.2空时二维检测153

6.2.1机会异构网络模型153

6.2.2空时二维检测指标155

6.3基于纳什均衡的混合策略分析156

6.3.1纳什均衡156

6.3.2黑区框架下的混合策略158

6.3.3灰区框架下的混合策略160

6.4惩罚策略161

6.4.1禁止通信时间角度161

6.4.2其他角度163

6.5参数及仿真结果分析164

6.6本章小结168

本章参考文献168

第7章无线网络角度维频谱机会171

7.1研究背景171

7.2授权用户位置已知的角度域频谱接入技术172

7.2.1理想条件下的频谱机会172

7.2.2授权用户发射机位置已知时的频谱机会174

7.3基于定向天线的角度域频谱接入技术176

7.3.1基于定向天线的理想条件下的频谱机会176

7.3.2基于定向天线的授权用户发射位置已知时的频谱机会177

7.4允许干扰的角度域频谱接入技术179

7.5仿真结果与数值分析181

7.6本章小结183

本章参考文献183

第8章无线网络角度维频谱机会容量分析185

8.1研究背景185

8.2网络协议和相关定义187

8.2.1主、次用户的网络协议187

8.2.2连通性的定义190

8.2.3方向性频谱机会的定义191

8.3允许次用户等待的网络连通性分析196

8.4认知无线电网络采用方向性传输的容量分析197

8.4.1主网络的吞吐量197

8.4.2次网络的吞吐量：OTOR199

8.4.3次网络的吞吐量：DTOR199

8.4.4次网络的吞吐量：OTDR200

8.4.5次网络的吞吐量：DTDR201

8.5不允许次用户等待的网络连通性分析201

8.5.1次网络在HDPVDP路由下的连通性202

8.5.2次网络在环绕路由下的连通性204

8.6本章小结208

本章参考文献209

第9章无线网络高度维频谱机会211

9.1研究背景211

9.2系统模型213

9.2.1网络模型213

9.2.2信道模型213

9.3网络协议和相关定义214

9.3.1吞吐量的定义214

9.3.2主、次用户的网络协议214

9.4允许次用户等待的网络连通性分析219

9.5吞吐量尺度律219

9.5.1主网络的吞吐量尺度律220

9.5.2次网络的吞吐量尺度律222

9.6本章小结222

本章参考文献222