認(rèn)知無(wú)線電、軟件定義無(wú)線電和自適應(yīng)無(wú)線系統(tǒng)

前言

　　從部署以語(yǔ)音業(yè)務(wù)為主體的蜂窩系統(tǒng)開(kāi)始至今，無(wú)線通信服務(wù)已經(jīng)歷了漫長(zhǎng)歷程。當(dāng)今在語(yǔ)音和高速率多媒體應(yīng)用中對(duì)無(wú)線接入服務(wù)的需求與日俱增，新一代的無(wú)線通信系統(tǒng)正試圖通過(guò)更好的資源管理和改進(jìn)的傳輸技術(shù)使得這種與日俱增的需求得以緩解?！　∪藗兿Ｍ胲浖x無(wú)線電并實(shí)現(xiàn)可用于無(wú)線電的機(jī)器學(xué)習(xí)，以增加頻譜接入、改善頻譜效率。這對(duì)無(wú)線電研究人員而言就意味著一種新的令人神往的意境?！　”緯?shū)旨在從幾個(gè)方面討論認(rèn)知無(wú)線電、軟件定義無(wú)線電（Software Defined Radio，SDR）和自適應(yīng)無(wú)線電的概念。我們將在增強(qiáng)無(wú)線通信系統(tǒng)的大的方面上探討認(rèn)知無(wú)線電和認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)強(qiáng)調(diào)對(duì)頻譜利用率的優(yōu)化。本書(shū)涵蓋了如認(rèn)知無(wú)線電的定義、軟件無(wú)線電和認(rèn)知無(wú)線電架構(gòu)、認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)、頻譜效率和軟頻譜使用、自適應(yīng)無(wú)線通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)、可變參數(shù)的測(cè)量和感知（如干擾溫度與地理位置信息）、物理層接入技術(shù)、跨層自適應(yīng)相關(guān)思想等重要概念?！　?nèi)容結(jié)構(gòu)　　在第1章的概論之后，全書(shū)結(jié)構(gòu)大致可以分為四個(gè)部分：　　·基礎(chǔ)概念和架構(gòu)（第2～7章）　　·感知、測(cè)量和傳感（第8～10章）　　·物理層接入技術(shù)（第11、12章）　　·認(rèn)知無(wú)線電和軟件無(wú)線電的應(yīng)用（第13、14章）　　連同軟件無(wú)線電，第1章提出了一個(gè)較為廣義的認(rèn)知無(wú)線電概念，同時(shí)給出了其發(fā)展簡(jiǎn)史和推動(dòng)因素，包括經(jīng)濟(jì)方面的因素。第2章主要介紹了認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)的概念，并同認(rèn)知無(wú)線電和跨層自適應(yīng)作比較。這一章還提出了認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和相關(guān)實(shí)體。第3章對(duì)理想認(rèn)知無(wú)線電的架構(gòu)，尤其是在關(guān)鍵機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)方面進(jìn)行了描述。認(rèn)知無(wú)線電架構(gòu)的組件及其功能、認(rèn)知循環(huán)、推論結(jié)構(gòu)以及如何在軟件無(wú)線電架構(gòu)的頂層建立認(rèn)知無(wú)線電架構(gòu)，這些都在本章給出了詳細(xì)解釋。第4章進(jìn)一步介紹了軟件無(wú)線電架構(gòu)及其與認(rèn)知無(wú)線電的聯(lián)系，詳細(xì)描述了軟件無(wú)線電架構(gòu)下的組建模塊。第5章介紹了通信價(jià)值鏈并探討了認(rèn)知無(wú)線電改變價(jià)值鏈的途徑以及認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)。動(dòng)態(tài)頻譜接入能夠極大地提高頻譜效率，故而在認(rèn)知無(wú)線電中極為重要。因此第6章從博弈和編碼理論來(lái)討論認(rèn)知無(wú)線電的動(dòng)態(tài)頻譜接入方面的內(nèi)容。第7章討論了認(rèn)知無(wú)線電共存的幾種類型，以及從MAC方面對(duì)認(rèn)知無(wú)線電的效率建模。

內(nèi)容概要

　　從部署以語(yǔ)音業(yè)務(wù)為主體的蜂窩系統(tǒng)開(kāi)始至今，無(wú)線通信服務(wù)已經(jīng)歷了漫長(zhǎng)歷程。當(dāng)今在語(yǔ)音和高速率多媒體應(yīng)用中對(duì)無(wú)線接入服務(wù)的需求與日俱增，新一代的無(wú)線通信系統(tǒng)正試圖通過(guò)更好的資源管理和改進(jìn)的傳輸技術(shù)使得這種與日俱增的需求得以緩解。人們希望引入軟件定義無(wú)線電并實(shí)現(xiàn)可用于無(wú)線電的機(jī)器學(xué)習(xí)，以增加頻譜接入、改善頻譜效率。這對(duì)無(wú)線電研究人員而言就意味著一種新的令人神往的意境?！墩J(rèn)知無(wú)線電、軟件定義無(wú)線電和自適應(yīng)無(wú)線系統(tǒng)》旨在從幾個(gè)方面討論認(rèn)知無(wú)線電、軟件定義無(wú)線電(SDR)和自適應(yīng)無(wú)線電的概念。我們將在增強(qiáng)無(wú)線通信系統(tǒng)的大的方面上探討認(rèn)知無(wú)線電和認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)強(qiáng)調(diào)對(duì)頻譜利用率的優(yōu)化。《認(rèn)知無(wú)線電、軟件定義無(wú)線電和自適應(yīng)無(wú)線系統(tǒng)》涵蓋了如認(rèn)知無(wú)線電的定義、軟件無(wú)線電和認(rèn)知無(wú)線電架構(gòu)、認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)、頻譜效率和軟頻譜使用、自適應(yīng)無(wú)線通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)、可變參數(shù)的測(cè)量和感知(如干擾溫度與地理位置信息)、物理層接入技術(shù)、跨層自適應(yīng)相關(guān)思想等重要概念。

書(shū)籍目錄

譯者序前言第1章 自適應(yīng)、感知和認(rèn)知無(wú)線電的概論1.1 最初1.1.1 對(duì)用戶的支持1.1.2 對(duì)網(wǎng)絡(luò)的支持1.1.3 對(duì)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商的支持1.1.4 對(duì)管理機(jī)構(gòu)的支持1.1.5 對(duì)頻譜所有者和用戶的支持1.2 認(rèn)知無(wú)線電的經(jīng)濟(jì)效益1.2.1 頻譜的價(jià)值1.2.2 頻譜自適應(yīng)1.2.3 智能天線1.2.4 多輸人多輸出1.2.5 頻譜轉(zhuǎn)租和共享1.2.6 本地統(tǒng)計(jì)值1.2.7 峰值需求的支持1.2.8 頻譜租賃1.2.9 頻譜感知數(shù)據(jù)庫(kù)1.2.10 禮儀服務(wù)的價(jià)值1.2.11 認(rèn)知1.3 小結(jié)第2章 認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)2.1 引言2.1.1 定義2.1.2 動(dòng)機(jī)與要求2.1.3 一個(gè)簡(jiǎn)單的例子2.2 基礎(chǔ)和相關(guān)工作2.2.1 認(rèn)知無(wú)線電2.2.2 跨層設(shè)計(jì)2.2.3 近期研究2.3 實(shí)現(xiàn)2.3.1 用戶／應(yīng)用／資源需求2.3.2 認(rèn)知進(jìn)程2.3.3 軟件自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)2.4 一個(gè)多播生存期的認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)2.4.1 問(wèn)題描述2.4.2 認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)2.4.3 結(jié)果2.5 未來(lái)的問(wèn)題和研究領(lǐng)域2.6 小結(jié)參考文獻(xiàn)第3章 認(rèn)知無(wú)線電架構(gòu)3.1 引言3.1.1 理想認(rèn)知無(wú)線電熟悉無(wú)線電就如同TellMe@熟悉800電話一樣3.1.2 認(rèn)知無(wú)線電看你所看，發(fā)現(xiàn)你的射頻使用、需求和偏好3.1.3 認(rèn)知無(wú)線電聽(tīng)你所聽(tīng)，增強(qiáng)你的個(gè)人技能3.1.4 認(rèn)知無(wú)線電學(xué)會(huì)區(qū)分講話者以減少混淆3.1.5 對(duì)無(wú)線電頻譜更靈活的次級(jí)使用3.1.6 軟件定義無(wú)線電技術(shù)為認(rèn)知無(wú)線電打下了基礎(chǔ)3.1.7 隱私是首要的3.1.8 大量的軍事應(yīng)用3.1.9 信息質(zhì)量測(cè)度3.1.10 架構(gòu)3.2 認(rèn)知無(wú)線電架構(gòu)工：功能、組件和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則3.2.1 理想認(rèn)知無(wú)線電功能組件架構(gòu)3.2.2 軟件定義無(wú)線電組件3.2.3 理想認(rèn)知無(wú)線電節(jié)點(diǎn)功能組件3.2.4 作為本體的3.2.5 包括功能組件接口的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則3.2.6 近期實(shí)施3.2.7 認(rèn)知組件3.2.8 架構(gòu)中的無(wú)線電知識(shí)3.2.9 架構(gòu)中的用戶知識(shí)3.2.10 靈活信息服務(wù)的跨域基礎(chǔ)3.2.11 自參考組件3.2.12 自參考的不一致性3.2.13 看門狗定時(shí)器3.2.14 組件架構(gòu)的靈活功能3.3 認(rèn)知無(wú)線電架構(gòu)Ⅱ：認(rèn)知環(huán)3.3.1 認(rèn)知環(huán)3.3.2 觀察(傳感和感知)3.3.3 導(dǎo)向3.3.4 規(guī)劃3.3.5 決策3.3.6 行動(dòng)3.3.7 學(xué)習(xí)3.3.8 自我監(jiān)控定時(shí)3.3.9 回顧3.3.10 超出能力3.4 認(rèn)知無(wú)線電架構(gòu)Ⅲ：推理層次3.4.1 原子刺激3.4.2 原始序列：?jiǎn)卧~和死亡時(shí)間3.4.3 基本序列3.4.4 認(rèn)知無(wú)線電架構(gòu)推理層次中的自然語(yǔ)言3.4.5 用于場(chǎng)景感知的觀察導(dǎo)向的鏈接3.4.6 用于無(wú)線電技能集的觀察導(dǎo)向的鏈接3.4.7 一般世界的知識(shí)3.5 認(rèn)知無(wú)線電架構(gòu)V：在軟件定義無(wú)線電架構(gòu)上構(gòu)建認(rèn)知無(wú)線電架構(gòu)3.5.1 軟件無(wú)線電和軟件定義無(wú)線電架構(gòu)原理3.5.2 無(wú)線電架構(gòu)3.5.3 軟件通信架構(gòu)3.5.4 無(wú)線電的功能變換模型3.5.5 架構(gòu)的變遷：從軟件定義無(wú)線電到理想的認(rèn)知無(wú)線電3.5.6 認(rèn)知電子學(xué)3.5.7 無(wú)線電何時(shí)向認(rèn)知轉(zhuǎn)化3.5.8 無(wú)線電朝著認(rèn)知無(wú)線電架構(gòu)演進(jìn)3.5.9 認(rèn)知無(wú)線電架構(gòu)研究主題3.5.10 工業(yè)級(jí)的理想的認(rèn)知無(wú)線電設(shè)計(jì)規(guī)則3.6 總結(jié)與展望3.6.1 架構(gòu)的框架3.6.2 工業(yè)級(jí)的架構(gòu)3.6.3 小結(jié)參考文獻(xiàn)第4章 針對(duì)認(rèn)知無(wú)線電的軟件定義無(wú)線電架構(gòu)4.1 引言4.2 軟件定義無(wú)線電和認(rèn)知無(wú)線電的關(guān)系4.3 軟件定義無(wú)線電架構(gòu)4.3.1 理想的軟件定義無(wú)線電架構(gòu)4.3.2 實(shí)際的軟件定義無(wú)線電架構(gòu)4.4 軟件可調(diào)模擬無(wú)線通信組件4.4.1 軟件可調(diào)濾波器4.4.2 軟件可調(diào)功率放大器4.4.3 軟件可調(diào)雙工設(shè)備4.4.4 軟件可調(diào)天線系統(tǒng)4.4.5 軟件可調(diào)阻抗合成器4.4.6 軟件可調(diào)功率管理電路4.4.7 軟件可調(diào)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器4.4.8 軟件可調(diào)上變頻器和下變頻器4.5 天線系統(tǒng)4.5.1 多輸入多輸出系統(tǒng)4.5.2 智能天線與波束成形4.6 可重配置數(shù)字無(wú)線電技術(shù)4.6.1 數(shù)字信號(hào)處理器4.6.2 現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列4.6.3 通用處理器4.6.4 異構(gòu)系統(tǒng)_4.6.5 可重配置的數(shù)字硬件技術(shù)的比較4.7 基本數(shù)字無(wú)線電組件……第5章 自適應(yīng)認(rèn)知與無(wú)線電系統(tǒng)中價(jià)值的創(chuàng)造與轉(zhuǎn)移第6章 用于動(dòng)態(tài)頻譜接入的編碼和博弈第7章 認(rèn)知無(wú)線電的效率與共存策略第8章 通過(guò)感知、認(rèn)知與測(cè)量啟動(dòng)認(rèn)知無(wú)線電第9章 認(rèn)知無(wú)線電應(yīng)用中的頻譜感知第10章 認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)的位置信息管理系統(tǒng)第11章 認(rèn)知無(wú)線電中的OFDM：已取得的成果和面臨的挑戰(zhàn)第12章 超寬帶認(rèn)知無(wú)線電第13章 認(rèn)知無(wú)線電的應(yīng)用第14章 認(rèn)知無(wú)線電的跨層自適應(yīng)和優(yōu)化

章節(jié)摘錄

　　認(rèn)知無(wú)線電和認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)的另外一個(gè)重要差別就是其支持的異構(gòu)程度。認(rèn)知網(wǎng)’絡(luò)既能應(yīng)用于有線網(wǎng)絡(luò)也能應(yīng)用于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，而認(rèn)知無(wú)線電僅能應(yīng)用于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中。因?yàn)檎J(rèn)知網(wǎng)絡(luò)可能跨越有線和無(wú)線媒質(zhì)，所以它對(duì)優(yōu)化那些通常難以集成的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的性能是十分有用的?！　∨c認(rèn)知無(wú)線電相比，認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)由多個(gè)節(jié)點(diǎn)組成的這一事實(shí)在認(rèn)知處理是如何進(jìn)行之中也增加了一個(gè)自由度。認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)可以選擇實(shí)現(xiàn)全分布式、部分分布式或集中式認(rèn)知進(jìn)程。　　2.2.2 跨層設(shè)計(jì)與跨層設(shè)計(jì)的共性　　通過(guò)非鄰接的各層之間直接通信或者在各層之間共享內(nèi)部信息來(lái)打破傳統(tǒng)的分層方法的設(shè)計(jì)被稱為跨層設(shè)計(jì)[3]。認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)間接共享在嚴(yán)格的分層結(jié)構(gòu)中不可從外面得到的信息。因此，認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)是在執(zhí)行跨層設(shè)計(jì)。　　這兩個(gè)概念之間的共同主題是在兩者之中觀察數(shù)據(jù)提供給各層的自適應(yīng)而不是各層提供觀察數(shù)據(jù)。在認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)中，協(xié)議層向認(rèn)知進(jìn)程提供對(duì)當(dāng)前狀態(tài)的觀察結(jié)果。于是認(rèn)知進(jìn)程確定對(duì)網(wǎng)絡(luò)什么是最優(yōu)的，并且修改網(wǎng)絡(luò)元素協(xié)議棧的配置。與跨層設(shè)計(jì)的區(qū)別　　盡管有相似之處，認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了跨層設(shè)計(jì)的范圍。認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)支持不同目標(biāo)間的折衷，并且為了完成它而實(shí)施多目標(biāo)優(yōu)化（MOO），而跨層設(shè)計(jì)典型地是執(zhí)行單目標(biāo)優(yōu)化?？鐚釉O(shè)計(jì)執(zhí)行不能反映網(wǎng)絡(luò)層面的性能目標(biāo)的獨(dú)立優(yōu)化。設(shè)法獨(dú)立地獲得每一個(gè)目標(biāo)就好比次最優(yōu)，并且隨著在一個(gè)節(jié)點(diǎn)內(nèi)的跨層設(shè)計(jì)數(shù)增加，各獨(dú)立的自適應(yīng)之間的沖突將導(dǎo)致自適應(yīng)循環(huán)L4]。通過(guò)在優(yōu)化進(jìn)程中聯(lián)合考慮所有的目標(biāo)，這一缺陷在認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)中得以避免。　　學(xué)習(xí)能力是另外一個(gè)重要差別。認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)能夠從過(guò)去的決策中學(xué)習(xí)并將學(xué)習(xí)的知識(shí)應(yīng)用到未來(lái)的決策中?？鐚釉O(shè)計(jì)是無(wú)記憶性的自適應(yīng)，當(dāng)給定相同的輸入時(shí)，其響應(yīng)也相同，不管在過(guò)去執(zhí)行該自適應(yīng)有多么的糟糕。既然我們對(duì)層間相互配合的理解是有限的，那么從過(guò)去的行為學(xué)習(xí)就非常重要。

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