前言

认知无线电（Cognitive Radio，CR），又被称为感知无线电，能够动态感知周围无线环境中的频谱使用情况，通过重组无线网络系统框架，使未获得无线频谱管理组织授权的用户具有智能化辨识及使用空闲授权频谱的能力。因此，认知无线电技术能够解决无线通信频谱资源越来越紧缺，以及授权频段的频谱利用率较低的现状。国内外已有的研究成果表明，认知无线电具备极高的频谱使用效率，代表着未来发展的新方向，在国际上已经成为研究的热点。

本书在山东省重点研发计划（2017GGX10142）的支持下，针对认知无线网络中的频谱感知、动态频谱接入及路由算法进行研究。第1章对认知无线网络进行概述。第2章介绍了认知无线网络的分布式频谱感知算法，考虑到移动终端位置对感知结果的影响，设计了评价众包感知任务效果的函数；为了完成众包感知任务分配问题，提出了基于转移概率的分布式算法，并使用马尔可夫链分析了本书所提出方案的性能。第3章介绍了采用停止理论来获取感知信道数目的频谱接入算法，次要（非授权）用户通过交互控制帧的方式竞争接入信道的机会，成功竞争到接入机会的每对次要用户根据停止理论选择最佳数量的授权信道来感知，此后利用其中的空闲信道通信；同时从理论上计算出次要用户根据停止理论确定的最佳的连续信道数量，以及采用该频谱接入算法时网络的吞吐量。第4章介绍了利用最优空闲信道通信并采用信道预留机制的频谱接入算法，次要用户根据授权信道被授权用户（首要用户）使用的利用率，选择在不干扰授权用户正常使用的情况下一次能传输最大业务量的空闲授权信道通信，同时进行信道预留；该算法还能解决“隐藏”终端和“暴露”终端的问题。第5章介绍了基于频谱树的路由算法，次要用户根据对多个授权信道的感知结果，选择信道利用率最低的空闲授权信道组建频谱树。为降低单个根节点的负载，选择多个能感知相同空闲信道数量的次要用户作为根节点；在树的形成过程中，由多个根节点同时发起形成频谱树，因此会形成多棵频谱树，实现了将用户节点分布于多棵频谱树的目的，有效降低了每棵树的根节点负载。根据频谱树及基于最小时延的路由度量标准，建立路由以完成次要用户间的通信，同时提供了快速的路由恢复机制。

限于作者水平，书中难免存在错误和疏漏，恳请广大读者批评指正。