前 言

認知無線電（Cognitive Radio，CR），又被稱為感知無線電，能夠動態(tài)感知周圍無線環(huán)境中的頻譜使用情況，通過重組無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)框架，使未獲得無線頻譜管理組織授權(quán)的用戶具有智能化辨識及使用空閑授權(quán)頻譜的能力。因此，認知無線電技術(shù)能夠解決無線通信頻譜資源越來越緊缺，以及授權(quán)頻段的頻譜利用率較低的現(xiàn)狀。國內(nèi)外已有的研究成果表明，認知無線電具備極高的頻譜使用效率，代表著未來發(fā)展的新方向，在國際上已經(jīng)成為研究的熱點。

本書在山東省重點研發(fā)計劃（2017GGX10142）的支持下，針對認知無線網(wǎng)絡(luò)中的頻譜感知、動態(tài)頻譜接入及路由算法進行研究。第1章對認知無線網(wǎng)絡(luò)進行概述。第2章介紹了認知無線網(wǎng)絡(luò)的分布式頻譜感知算法，考慮到移動終端位置對感知結(jié)果的影響，設(shè)計了評價眾包感知任務(wù)效果的函數(shù)；為了完成眾包感知任務(wù)分配問題，提出了基于轉(zhuǎn)移概率的分布式算法，并使用馬爾可夫鏈分析了本書所提出方案的性能。第3章介紹了采用停止理論來獲取感知信道數(shù)目的頻譜接入算法，次要（非授權(quán)）用戶通過交互控制幀的方式競爭接入信道的機會，成功競爭到接入機會的每對次要用戶根據(jù)停止理論選擇最佳數(shù)量的授權(quán)信道來感知，此后利用其中的空閑信道通信；同時從理論上計算出次要用戶根據(jù)停止理論確定的最佳的連續(xù)信道數(shù)量，以及采用該頻譜接入算法時網(wǎng)絡(luò)的吞吐量。第4章介紹了利用最優(yōu)空閑信道通信并采用信道預(yù)留機制的頻譜接入算法，次要用戶根據(jù)授權(quán)信道被授權(quán)用戶（首要用戶）使用的利用率，選擇在不干擾授權(quán)用戶正常使用的情況下一次能傳輸最大業(yè)務(wù)量的空閑授權(quán)信道通信，同時進行信道預(yù)留；該算法還能解決“隱藏”終端和“暴露”終端的問題。第5章介紹了基于頻譜樹的路由算法，次要用戶根據(jù)對多個授權(quán)信道的感知結(jié)果，選擇信道利用率最低的空閑授權(quán)信道組建頻譜樹。為降低單個根節(jié)點的負載，選擇多個能感知相同空閑信道數(shù)量的次要用戶作為根節(jié)點；在樹的形成過程中，由多個根節(jié)點同時發(fā)起形成頻譜樹，因此會形成多棵頻譜樹，實現(xiàn)了將用戶節(jié)點分布于多棵頻譜樹的目的，有效降低了每棵樹的根節(jié)點負載。根據(jù)頻譜樹及基于最小時延的路由度量標準，建立路由以完成次要用戶間的通信，同時提供了快速的路由恢復機制。

限于作者水平，書中難免存在錯誤和疏漏，懇請廣大讀者批評指正。