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第一篇 绪论1

第1章 协同与认知网络：激励导言1

1.1引言1

1.2造就未来无线通信的十项原则2

1.3协同无线网络的介绍9

1.3.1交际通信协同9

1.3.2运行协同11

1.3.3社会协同11

1.4对认知通信系统的介绍12

1.5迈向协同和认知无线通信15

1.5.1多模式16

1.5.2灵活的空中接口16

1.6探讨和小结17

本章参考文献20

第2章 蜂窝控制的对等通信：概述和潜在应用21

2.1未来无线通信的挑战21

2.2协同的前提25

2.3蜂窝技术和P2P领域的结合27

2.3.1协同架构27

2.3.2实现蜂窝网络和短距离链路28

2.3.3短距离通信链路的重要性29

2.3.4有人在那吗？29

2.3.5自然启发协同30

2.4协同业务32

2.4.1多播和广播业务32

2.4.2单播业务37

2.5协同簇的服务发现37

2.6无线领域中协同的益处38

2.7结论40

本致谢40

本章参考文献41

第二篇 协同网络：社会、运营及交互通信方面的问题42

第3章 进化方法在协同中的应用42

3.1引言42

3.2从进化到协议43

3.3协同45

3.4囚徒困境及变型45

3.5基于标签的协同算法46

3.6SLAC协议48

3.7可能的应用50

3.8小结与思考50

本章致谢51

本章参考文献51

第4章 普适无线网络的社会性53

4.1简介：社会激素53

4.2超级智能的到来与精英的终结54

4.3流行瘟疫和大众思想的瓦解56

4.4读写文化和机构重组58

4.5结论：普适无线网络和超人的增加60

本章参考文献61

第5章 鼓励网络实体间交互协作62

5.1协作网络的优势62

5.2协作困境64

5.3解决方案65

5.3.1信誉系统65

5.3.2支付系统67

5.3.3交换系统68

5.3.4执行系统68

5.4挑战69

5.4.1自私行为、恶意行为和过失行为69

5.4.2可观察性70

5.4.3身份71

5.4.4公正性73

5.4.5后协作74

5.4.6时间7

5.5结论76

本章参考文献77

第6章 无线多址接入网中的竞争与协作80

6.1引言80

6.2网络环境：动态协作与竞争技术82

6.3合作式无线接入84

6.3.1合作的利与弊85

6.3.2协作的优势有多大？85

6.3.3基础设施合作的当前实践87

6.4竞争型无线接入88

6.4.1竞争型无线接入的好处88

6.4.2竞争型无线接入市场的可行性88

6.5动态的协作和竞争95

6.6结论97

本章参考文献97

第7章4G中的合作ID100

7.1简介100

7.2 3G的衰败101

7.3 4G的兴起102

7.3.1预想102

7.3.2定义4G的实际方法102

7.4用户和用户群特定场景的示例103

7.4.1旅途办公103

7.4.2精明购物103

7.4.3移动旅游指南103

7.4.4个性化传输104

7.5从用户和用户群看4G的主要特征104

7.5.1用户友好性，用户和群的个性化105

7.5.2终端和网络异质性106

7.64G的技术需求和期望107

7.6.1系统108

7.6.2服务109

7.6.3设备110

7.7对4G的定义111

7.7.1 Ad-Coop网络模型111

7.7.2 4G无线网络中合作的作用111

7.8实现无线合作112

7.8.1群的形成112

7.8.2合作触发与合作种类113

7.8.3用户体验113

7.9结论114

本章参考文献114

第8章 实现协作型的无线网络117

8.1引言117

8.2用户协作分集的方法119

8.2.1从中继到用户协作分集119

8.2.2目前的方法——分类120

8.3设计协作型系统——新问题和需要的功能123

8.3.1移动的协作123

8.3.2协作-感知型资源分配126

8.3.3媒体访问控制128

8.4面向可行性实现协同系统132

8.5 结论134

本章参考文献135

第9章 多终端半双工中继网络中的可升级合作138

9.1引言138

9.2术语和中继网络模型140

9.3半双工中继节点协议141

9.3.1基于压缩转发的技术141

9.3.2基于译码-转发的方法146

9.3.3混合策略148

9.4无线通信中的应用150

9.5总结151

本章致谢151

本章参考文献151

第10章 触发管理和移动节点合作155

10.1引言155

10.2移动性触发156

10.2.1 TRG的产生者和使用者156

10.2.2 TRG的作用157

10.3触发管理的体系结构157

10.3.1触发事件收集159

10.3.2触发处理159

10.3.3触发存储区160

10.3.4 TRG的策略和规则160

10.4路由组合作160

10.4.1路由组的形成161

10.4.2基于稳定性的多跳成簇协议162

10.4.3网关选择体系结构概述163

10.5结论164

本章致谢164

本章参考文献165

第11章4G无线网络中的协作移动定位166

11.1引言166

11.2相关工作168

11.2.1混合定位技术169

11.2.2 NLOS误差缓解技术169

11.3Ad-Coop定位系统170

11.3.1系统结构170

11.3.2数据融合方法171

11.4 仿真模型174

11.4.1 TOA和AOA估算误差的统计模型174

11.4.2 RSS估算的统计信道模型175

11.5仿真结果176

11.5.1性能依赖于CM的数量177

11.5.2性能依赖于基站数量178

11.6定位、协作和认知179

11.7结论180

本章参考文献180

第12章 基于兴趣域的对等信息检索183

12.1灵感来自日常生活183

12.2兴趣域建模186

12.2.1语义框架186

12.2.2连接框架187

12.2.3应答框架189

12.2.4查询框架189

12.3协议扩展190

12.4协议性能191

12.5我们的研究成果的应用192

12.5.1设计Symella192

12.5.2Symella的结构体系192

12.6结论193

本章参考文献194

第三篇 认知网络196

第13章 将认知系统引入B3G无线世界196

13.1引言196

13.1.1当今无线世界196

13.1.2动机：认知网络及其管理功能198

13.2认知网络部分的管理功能199

13.2.1问题描述199

13.2.2认知的特点201

13.3认知接入点的管理功能201

13.3.1接入点自主管理201

13.3.2认知的特点203

13.4认知无线终端的管理功能203

13.4.1认知重构设备管理系统203

13.4.2认知的特点205

13.5结论207

本章致谢208

本章参考文献208

第14章 下一代认知网络体系架构与协议209

14.1引言209

14.2认知网络的定义210

14.3认知网络的架构210

14.3.1自主式认知网络211

14.3.2分布式认知网络215

14.4 CogNet：全认知网络216

14.4.1Cogplane和CogBus217

14.4.2案例学习：CogTCP218

14.5结论221

本章参考文献221

第15章 认知网络中的调度223

15.1引言223

15.2系统模型225

15.3最大和速率调度227

15.4公平调度228

15.4.1最大-最小公平性问题228

15.4.2均衡公平性229

15.5分布式动态频谱接入策略230

15.5.1速率域231

15.5.2非集中式方案的速率域的特性232

15.5.3分布式算法233

15.6端到端信息流的跨层调度234

15.7仿真结果236

15.8结论237

本章参考文献238

第16章 认知无线网络的终端设计和基础组件设计241

16.1泛在的无线多媒体241

16.2操作的重配置和认知模式243

16.3基于平台的设计流程245

16.4PROMETHEUS平台248

16.4.1一般概念248

16.4.2收发机引擎249

16.4.3HAWK收发机250

16.5 PROMETHEUS平台的未来试验252

16.6结论254

本章致谢254

本章参考文献254

第17章 认知无线网络的基本限制255

17.1引言255

17.2认知无线电信道的主要限制：理想的信道状态信息（CSI）257

17.2.1高斯噪声260

17.2.2离散无记忆信道263

17.2.3深入研究的结果267

17.3认知无线电的基本限制：不完全的信道状态信息与衰落信道269

17.3.1混合Gel'fand-Pinkser信道269

17.3.2Dirty Paper的副本270

17.3.3未知相位的Gel’fand-Pinkser编码272

17.4结论273

本章参考文献273

第18章 频谱感知：主动频谱感知的技术及挑战276

18.1引言276

18.2频谱感知的分类277

18.2.1被动感知278

18.2.2主动感知279

18.2.3响应时间与拓扑结构279

18.3频谱感知技术281

18.3.1 匹配滤波器检测281

18.3.2能量检测282

18.3.3特征检测283

18.3.4干扰温度的概念284

18.4频谱感知的问题285

18.5协作还是不协作286

18.6新兴的技术287

18.7结论288

本章参考文献288

第19章 适于认知无线网络的稳定可靠的频谱感知技术292

19.1认知无线网络的频谱感知292

19.1.1需求和挑战292

19.1.2系统设计选项293

19.2频谱感知的信号处理技术294

19.2.1简单通用的方法——能量检测294

19.2.2利用确定性信号——相关处理295

19.2.3检测信号特性——循环平稳处理300

19.3网络层技术305

19.3.1利用分集——协作感知305

19.3.2协作感知的限制306

19.4频谱感知的系统设计指导308

本章参考文献309

第四篇 无线网络中协同与认知的结合310

第20章 认知资源管理器310

20.1引言310

20.2 CRM架构312

20.3接口315

20.3.1 ULLA315

20.3.2公共应用请求接口316

20.3.3通用网络接口317

20.4核单元318

20.4.1基于遗传算法的学习和推理318

20.4.2决策制定和效用函数321

20.4.3管理时间尺度：CRM核324

20.5结论327

本章致谢328

本章参考文献328

第21章3C概念332

21.1引言332

21.2动机333

21.3蜂窝网络中的认知网络互联335

21.4初步结果337

21.5跨层与认知合并338

21.6结论339

本章致谢340

本章参考文献340

第22章 使用软件定义无线电实现蜂窝控制的P2P通信341

22.1引言341

22.2 CCP2P方案的实现形式342

22.2.1多模式的实现344

22.2.2联合的蜂窝和短距离空中接口344

22.3 SDR和SCR框架350

22.3.1 SCR框架与SDR框架的对比350

22.3.2协作终端的SDR接收器框架351

22.4 GNU无线电的CCP2P测试环境352

22.4.1 GNU无线电介绍352

22.4.2 CCP2P协作方案的GNU无线电设置353

22.5结论354

本章参考文献354

第23章 无线网络中的空间复用协作方案355

23.1引言355

23.2CSR方案描述357

23.2.1协作的条件358

23.2.2CSR容量界限359

23.2.3CSR的可用性360

23.3 MISO链路上具有发射波束成形的CSR360

23.3.1 MISO链路上的发射波束成形360

23.3.2 MRC TDMA和ZF CSR361

23.4数值示例363

23.4.1CSR的可用性363

23.4.2容量增益364

23.4.3能效的节省365

23.5 总结及展望366

本章参考文献367

第24章DVB-H网络中移动设备间的协作在节能方面的潜力368

24.1引言368

24.2DVBH中针对IP服务的协作式策略369

24.3协作式短距离通信371

24.3.1基于拓扑结构的协作算法371

24.3.2短距离链路上的信令373

24.4能耗分析的数值示例373

24.5 结论377

本章参考文献377

第25章 可靠的无线多播服务中的协作式重传技术379

25.1引言379

25.2非协作式差错恢复策略381

25.2.1ARQ方案381

25.2.2FEC/HARQ方案382

25.3协作式重传策略382

25.3.1 TDD模式下蜂窝链路帧格式设计383

25.3.2 短距离链路协作式重传方案设计383

25.3.3 协作式重传协议的能耗问题385

25.4能耗的比较386

25.5结论389

本章参考文献389

第26章 蜂窝状P2P网络中的IP报头压缩391

26.1引言及动机391

26.2蜂窝控制的P2P网络中自动协作报头压缩393

26.3 短距离连接上的信息交换设计395

26.4 CCP2P报头压缩的评估397

26.4.1突发错误概率397

26.4.2带宽节省和能效397

26.5有关协作策略的讨论400

26.6结论401

本章参考文献401

第27章 集中式无线网络中基于簇的协作式上行链路接入403

27.1引言403

27.2基于CSMA/CA的MAC策略404

27.3one 4all策略410

27.3.1吞吐量与信道接入时延分析411

27.3.2能耗分析412

27.4数值仿真结果413

27.5结论416

本章参考文献416

第五篇 方法学与工具418

第28章 认知网络的合作418

28.1未来无线网络：机遇与挑战418

28.2合作的博弈框架419

28.2.1认知循环建模419

28.2.2联盟博弈理论420

28.2.3非合作博弈421

28.3认知网络中的合作协议举例421

28.3.1协议设计中的隐式合作422

28.3.2非合作博弈中的激励合作423

28.4结论和开放问题431

本章参考文献432

第29章 网络运营商和认知无线电的频谱共享博弈436

29.1引言436

29.2理论背景437

29.2.1博弈论438

29.2.2拍卖设计439

29.2.3图着色440

29.3网络运营商博弈441

29.3.1广域网和WiFi间的竞争441

29.3.2国界频谱共享442

29.3.3网络运营频谱共享445

29.4未授权频带博弈447

29.4.1异构无线系统中的频谱共享447

29.4.2 WiFi运营商之间的频谱共享449

29.5认知无线电博弈451

29.5.1伺机频谱共享451

29.5.2基于拍卖的频谱共享452

29.5.3 OFDM网络的频谱共享453

29.6结论455

本章参考文献456

第30章NetLogo简介458

30.1为什么使用NetLogo458

30.2NetLogo的主要特点459

30.3概述460

30.4无线网络中的合作模型462

30.4.1PD迭代（重复）模型462

30.4.2无线网络中的合作建模464

30.5NetLogo合作库465

30.5.1构建模型466

30.5.2合作博弈473

30.5.3显示数据476

30.6结论477

本章参考文献478

第31章 利用NetLogo对协作式功控策略的分析480

31.1研究场景480

31.2理论分析481

31.3策略概述483

31.4性能评估486

31.4.1协作式功耗增益487

31.4.2混合场景490

31.4.3双盒模型490

31.5结论494

本章参考文献494

第六篇 愿景、前景和新兴技术496

第32章 光频无线通信中的协作496

32.1介绍496

32.2光频无线通信概述497

32.3系统组成498

32.3.1发射机498

32.3.2接收机498

32.4射频无线通信系统与光频无线通信系统的协作499

32.5协作工作的可能应用场景500

32.5.1热点地区500

32.5.2协作收发器501

32.5.3实现技术502

32.6结论502

本章参考文献503

第33章 数字无线通信的演进506

33.1介绍506

33.2传输的物理特性和标准506

33.3收音机510

33.4数字无线电510

33.5软件定义无线电513

33.5.1 SDR处理514

33.5.2参数化514

33.5.3军用软件无线电——软件通信架构515

33.6认知无线电516

33.6.1认知无线电的结构518

33.6.2认知无线电功能的增强518

33.6.3现今和未来通信系统中的认知无线电特点519

33.7结论520

本章参考文献521

第34章CogMesh：一种基于认知无线电的mesh网络524

34.1引言524

34.2网络模型526

34.3网络结构527

34.4MAC协议528

34.5频谱空洞检测529

34.6邻节点发现和簇形成530

34.7簇间连接532

34.8拓扑管理533

34.8.1节点加入网络534

34.8.2节点离开网络534

34.8.3频谱空洞变化535

34.8.4簇转换主信道535

34.8.5簇融合535

34.9网络连通的正确性537

34.10仿真结果538

34.11结论540

本章参考文献540

第35章 无线网格中的用户和设备行为协作542

35.1引言542

35.2从系统管理到网格协调543

35.3分布式网络中的战略行为协调546

35.3.1技术方式546

35.3.2社会方式547

35.3.3法律手段549

35.3.4经济方式549

35.4规范的交互性及动态性552

35.4.1以法律手段强化技术规范552

35.4.2新的法律规定及所涉及的监督问题553

35.5对无线网格的总结与实现553

本章致谢554

本章参考文献554

致谢558

缩略语翻译559