无线网络中的合作原理与应用 [Cooperation in Wireless Networks:Principles and Applications] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[德] 弗兰克，[芬] 马克思 编，程卫军 等 译

图书标签:

• 无线网络
• 合作通信
• 网络协议
• 无线通信
• 信号处理
• 优化理论
• 博弈论
• 资源分配
• 多用户MIMO
• 认知无线电

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111248217

版次：1

商品编码：10298237

品牌：机工出版

包装：平装

外文名称：Cooperation in Wireless Networks:Principles and Applications

开本：16开

出版时间：2009-01-01

用纸：胶版纸

页数：505###

内容简介

　　《无线网络中的合作原理与应用》共分两个主题，头一个主题重点阐述了合作通信技术的基本原理，涵盖了大量的基本理论观点，如合作通信的分类、合作通信在信息论方面的基本限、合作与竞争及认知的关系、跨层合作设计、合作分集以及多路由和多用户分集等；而第二个主题则分别从不同的角度重点描述了合作通信技术的广泛应用，如编码传输的角度、空域天线的角度，能量节约的角度以及可靠与安全性的角度。近年来，合作通信技术已经成为当今通信界的研究热点之一，而《无线网络中的合作原理与应用》是首部诠释该技术的著作。此外，《无线网络中的合作原理与应用》还针对合作通信技术在Ad Hoc网、下一代通信系统（4G）、IEEE 802标准和认知无线电等领域的应用做了专题分析。

作者简介

Frank H.P.Fitzek，丹麦奥尔堡大学（Aalborg University）的通信技术系副教授，领导未来视频研究组，他1997年在德国亚琛（Aachen）Heinisch-Westfalische Technische Hochschule（RWTH）技术学院获得电子工程师学位。因为他在无线CDMA网络服务品质支持方面的研究成果，2002年在柏林技术大学获得电气工程专业博士学位。他曾作为访问学者在亚利桑那州立大学（Arizona State University）工作，研究无线网络上的视频服务。1999年他参与了柏林GmbH公司的创建。2002年他作为意大利费拉拉（Ferrara）大学的助理教授，主讲无线通信课程，从事多跳网络的研究。2005年他因MIMOMDC方面的研究成果获得了YRP奖，同年还获得了丹麦杰出青年学者奖（the Young Elite Researcher Award）。他目前的研究兴趣是4G无线通信网络、跨层协议设计以及合作网络。

目录

译者序
序
序二
致谢
前言
第1章 自然界与无线通信中的合作
1.1 合作的基本思想
1.2 囚徒困境
1.3 循环的囚徒困境
1.4 Ⅳ个囚徒困境
1.5 合作行为的激励
1.6 无线通信系统中的合作
1.7 未来无线通信的合作原则
1.8 结论
参考文献
第2章 合作通信
2.1 引言
2.2 中继技术简史
2.3 中继技术的初步认识
2.4 中继技术：基本限
2.5 基于信息中继的实用方案
2.6 结论
参考文献
第3章 无线网络中的合作、竞争与认知
3.1 引言
3.2 合作分集
3.3 合作波束形成
3.4 认知无线电
3.5 总结和评论
参考文献
第4章 跨层设计中的合作技术
4.1 引言
4.2 跨层设计
4.3 无线网络中的节点合作
4.4 基于跨层设计的节点合作
4.5 设计实例
参考文献
第5章 无线网络中的网络编码技术
5.1 引言
5.2 模型
5.3 分布式随机网络编码
5.4 代价最小化
5.5 展望和结论
参考文献
第6章 合作分集
6.1 引言
6.2 合作分集基础知识
6.3 当前网络结构中的合作分集
6.4 讨论和展望
参考文献
第7章 AdHoc网络中的合作
7.1 引言
7.2 多跳的局限性
7.3 频谱合作
7.4 拓扑感知的AdHoc网络
7.5 混合网和4G
7.6 讨论与总结
参考文献
第8章 多路由和多用户分集
8.1 引言
8.2 多路由分集和多用户分集
8.3 基于基础设施的多跳网络中支持移动中继的合作感生多用户分集路由
8.4 仿真结果
8.5 结论
参考文献
第9章 认知无线电的体系结构
9.1 引言
9.2 体系结构
9.3 cRAⅠ：功能、模块和设计准则
9.4 CRAⅡ：认知循环
9.5 cRAⅢ：推理分层结构
9.6 CRAⅣ：结构图
9.7 cRAⅤ：在sDR体系结构中建立cRA
9.8 商业CRA
9.9 未来展望
参考文献
第10章 无线合作网络的稳定性和安全性
10.1 引言
10.2 维持合作
10.3 合作通信系统的动态性
10.4 结论与讨论
参考文献
第11章 合作无线网络的功率消耗和频谱使用实例分析
11.1 动机
11.2 研究的系统模型
11.3 时分多址接入合作
11.4 正交频分多址接入合作
11.5 结论
参考文献
第12章 合作天线系统
12.1 天线合作介绍
12.2 天线系统与算法：基础与原理
12.3 信道的条件、测量与建模：实用信道分析
12.4 无线电系统：性能研究
12.5 实用天线合作的一般性结论
参考文献
第13章 分布式天线：虚拟天线阵的概念
13.1 引言
13.2 背景与现状
13.3 基本应用原理
13.4 容量的闭式表示
13.5 资源分配协议
13.6 案例研究与观察
13.7 结论
参考文献
第14章 4G网络中的合作
14.1 引言
14.2 4G的定义
14.3 4G中的合作机会
14.4 讨论和总结
参考文献
第15章 IEEE802无线通信标准中的合作技术：机遇与挑战
15.1 引言
15.2 IEEE802.1 ls中Mesh的MAc增强方案
15.3 IEEE802.1 5中的Mesh模式
15.4 IEEE802.1 6中的Mesh模式
15.5 IEEE802.1 6e中移动多跳中继PHY／MAC层的增强模式
15.6 IEEE802.2 2中的认知无线电与频谱共享技术
15.7 结论
参考文献
第16章 采用多描述编码的合作通信
16.1 引言
16.2 多描述编码基础
16.3 优化多描述编码减少合作损失
16.4 条件压缩的MDC
16.5 讨论
16.6 结论
参考文献
第17章 合作报头压缩
17.1 报头压缩原理
17.2 合作报头压缩
17.3 合作报头压缩的应用领域
17.4 压缩比、鲁棒性与节省带宽问的折中问题
17.5 结论
参考文献
第18章 合作无线网络中的能量感知任务分配
18.1 引言
18.2 激发场景
18.3 合作网络中的能量感知计算
18.4 合作能量感知计算的建模和仿真
18.5 系统参数的影响
18.6 总结
参考文献
第19章 合作编码及其在OFDM系统中的应用
19.1 引言
19.2 系统模型
19.3 编码合作OFDM系统的性能分析
19.4 仿真结果
19.5 结论
参考文献
第20章 用于空间信道控制的合作方案
20.1 引言
20.2 SCC方案的回顾
20.3 高密度热点区中有多AP的SCC方案
20.4 多小区户外系统中有多基站的SCC方案
20.5 总结
参考文献
词汇表

精彩书摘

　　第1章 自然界与无线通信中的合作
摘要：本章有两重含义，一个是提供自然界中的合作实例，另一个就是利用这些实例来启发无线通信系统中对合作的考虑。自然界已经表现出合作物种在许多生态环境中的竞争中超过了自私物种。这里期望将合作的方法引入到无所不在的无线通信系统中，而这种系统迄今仍具有自我的特性（或者，至少为不可知的）。即使对于高度集中的系统，诸如蜂窝无线通信网络，合作以利用低复杂度的终端提供了增长的服务质量，充分体现了自身的实力。随后的各章将针对合作在无线领域中的潜力给出更详细的描述。而在这里愿意给出第一个原则性的内容，以鼓励这样的交叉。
关键词：GSM，纳什均衡，巴甫洛夫学说，囚徒的困境，UMTS，WLAN，吸血蝙蝠，显式合作和隐式合作，循环的囚徒困境，多跳，节省功率，互惠，针锋相对，无线通信．零博弈
1.1 合作的基本思想
本章的最终目的在于推动合作技术在无线通信中的应用。为此，这里将解释用于讨论“合作”的一些术语，并简单地探讨其他学科中的合作问题，当然这个主题在此前已得到了广泛研究。
术语“合作”源自拉丁语“co-”和“operare（进行工作）”，因此，它表示“共同工作”的意思。合作是指一组实体共同工作、以实现共同或单个目标的策略。合作背后的主要思想是每个合作实体通过一致的行动都获得收益。合作可以看做是通过给予、共享或允许做一些事情从而获得一些好处的行为。人类和动物都广泛地采用了合作，而这里将不同的合作策略映射到无线通信系统中。虽然术语“合作”能够用于描述所有参与者所做贡献的所有关系，而这里倾向于用它来描述所有参与者获益的限制性问题。如果我们只在简单共同工作的宽泛意义上来使用它，从文中或明确的陈述中就很明显了。这种严格定义的合作与利他主义是相反的，而后者是指参与者中的一个成员不从互动中获益以支持其他成员的行为。
　　……

前言/序言

　　当今世界是和平发展与和谐共存的世界，每一事件的发生都是双方或多方共同作用的结果，只要双方或多方采取合作共处的意愿，结果将是双赢的或者是共赢的。同样道理，在无线与移动通信领域，合作将是新一代无线通信网络的重要特征，不仅表现在通信技术层面，也表现在通信网络中通信个体之间和不同通信群体之间，甚至不同网络之间。只有这样，有限的通信资源才能有序合理地被利用，才能最大程度地被共享，合作的双方或多方才能共赢以获得好处。
　　近年来，合作通信技术以其能提高无线通信系统的数据吞吐量、服务质量、覆盖范围、谱效率和功率效率等优势，使以移动蜂窝网为代表的广域接入网络和以Ad Hoc网络为代表的局域接入网络开始从共存竞争演变到共存合作的关系。该技术已经成为当今通信界的研究热点之一，相继占据各大主流会议（如IEEEICC和Globecom等）和论坛（如wwRF等）的主题，并雨后春笋般地涌现了大量的优秀文献和研究团队。本书的出版就是全球该领域先驱们通力合作的结晶，它是第一部诠释合作通信技术的著作。本书共分两个主题，第一个主题重点阐述了合作通信技术的基本原理，涵盖了大量的基本理论观点，如合作通信的分类（第1章）、合作通信在信息论方面的基本限（第2章）、合作与竞争及认知的关系（第3章）、跨层合作设计（第4章）、合作分集（第6章），以及多路由和多用户分集（第8章）等，而第二个主题则分别从不同的角度重点描述了合作通信技术的广泛应用，如编码传输的角度（第5、16、17和19章）、空域天线的角度（第12、13和20章）、能量节约的角度（第11和18章）以及可靠与安全性的角度（第10章）。此外，本书还针对合作通信技术在Ad Hoc网（第7章）、认知无线电（第9章）、下一代通信系统4G（第14章）和IEEE 802标准（第15章）等领域的应用做了专题分析。

《无线网络中的智能协作：赋能高效通信与无缝连接》 内容简介 在信息爆炸、连接无处不在的数字时代，无线网络已成为现代社会运转的基石。从智能手机上的流畅视频通话，到物联网设备间的海量数据交换，再到自动驾驶汽车的实时通信，这一切都离不开高效、可靠且智能的无线网络。然而，随着接入设备的指数级增长和数据需求的飞速攀升，传统的单兵作战式的无线通信模式正面临前所未有的挑战：频谱资源日益紧张、干扰日益严峻、网络覆盖存在盲区、能源消耗巨大，以及用户体验参差不齐。 正是为了应对这些严峻的挑战，一种全新的、颠覆性的通信范式——“无线网络中的合作”（Cooperation in Wireless Networks）应运而生，并以前所未有的速度和深度改变着无线通信的格局。本书《无线网络中的智能协作：赋能高效通信与无缝连接》正是由此而生，它将带领读者深入探索无线网络中合作的深层原理，揭示其在提升网络性能、拓展应用边界方面的巨大潜力，并详细阐述如何在实际网络中有效地实现和应用这些协作机制。 本书并非一本浅尝辄止的技术概览，而是致力于构建一个全面、系统且深入的认知框架。我们旨在为读者提供一个完整的知识体系，从最基础的合作模型出发，逐步深入到复杂的合作策略、优化算法以及前沿的应用场景。读者将不仅仅了解到“为什么”需要合作，更将深刻理解“如何”实现合作，以及“合作”能为无线网络带来哪些质的飞跃。 核心原理的深度剖析 本书的第一个核心部分，我们将聚焦于“无线网络中的合作原理”。在这里，我们不会仅仅停留在概念的层面，而是将合作的本质、驱动因素以及实现方式进行细致的分解。 合作的驱动力与必要性： 我们将首先探讨，在无线通信日益复杂化的背景下，合作何以成为必然选择。这包括对频谱稀缺性的量化分析，以及如何通过信息共享、资源协同来打破传统通信的瓶颈。例如，我们会深入讨论“内禀干扰”（Interference as a form of cooperation）这一颠覆性视角，解释为何有时将干扰视为资源而非敌人，能为网络带来意想不到的性能提升。 基础合作模型： 为了建立坚实的理论基础，本书将详细介绍几种经典的合作模型，例如中继协作（Cooperative Relaying）。我们将详细解析信号的转发机制，如放大转发（Amplify-and-Forward, AF）与解码转发（Decode-and-Forward, DF），并分析它们在不同场景下的优劣。此外，我们还将探讨更具创新性的协作模式，如虚拟天线阵列（Virtual Antenna Arrays）或分布式MIMO（Distributed MIMO），如何通过节点间的协同操作，模拟出强大的天线系统，从而显著提升数据速率和覆盖范围。 信息共享与协作策略： 合作的有效性很大程度上取决于节点间的信息共享程度。本书将深入研究不同的信息共享模型，包括完全共享、部分共享以及基于隐私保护的有限共享。在此基础上，我们将介绍一系列精巧的协作策略，例如： 合作频谱感知与共享（Cooperative Spectrum Sensing and Sharing）： 探讨如何通过多节点协同感知频谱使用情况，实现更灵活、更动态的频谱接入，从而缓解频谱拥堵。 合作干扰管理（Cooperative Interference Management）： 分析如何通过协作发送和接收，主动地管理和抵消干扰，将其转化为有序的通信信号，提升系统的整体吞吐量。 合作资源分配（Cooperative Resource Allocation）： 讲解如何基于全局的网络状态信息，实现跨节点的功率、码率、时隙等资源的协同分配，以达到全局最优性能。 合作调度（Cooperative Scheduling）： 深入研究如何在多个用户或多个节点之间进行智能调度，以最大化网络吞吐量、最小化时延或优化能耗。 赋能高效通信的机制 在理解了合作的原理之后，本书将重点阐述“合作如何赋能高效通信”。我们将从多个维度，展示合作机制在提升无线网络性能方面的具体体现。 提升吞吐量与频谱效率： 通过合作，特别是分布式MIMO和协同信号处理技术，可以显著提高每赫兹带宽内的数据传输速率，从而更有效地利用宝贵的频谱资源。例如，通过虚拟天线阵列，即使在单用户终端天线数量有限的情况下，也能实现多天线技术的优势，大幅提升数据传输的并行度。 增强覆盖范围与连接可靠性： 合作中继和分布式天线技术能够有效弥合网络覆盖的盲区，将信号延伸到传统基站难以触及的区域，并显著降低信号衰落对通信质量的影响，提升连接的可靠性和稳定性。这对于室内覆盖、农村地区以及高速移动场景尤其重要。 降低网络延迟与提升服务质量（QoS）： 通过智能的合作调度和资源分配，可以为对延迟敏感的应用（如实时视频、在线游戏、远程医疗）提供更优质的服务，有效满足不同业务对服务质量的要求。 优化网络能耗： 合作通信可以使单个节点更加高效地工作，例如通过协同发送，减少重复传输，或通过智能休眠机制，降低整体能耗。这对于资源受限的物联网设备和可持续通信网络至关重要。 前沿应用领域的深度挖掘 本书的另一大亮点在于，我们将目光投向了“合作在各个无线网络应用领域中的落地与展望”。我们将深入分析合作通信如何为当下和未来的无线技术提供核心支撑。 5G/6G及未来移动通信： 5G网络已经广泛引入了协同多点传输（CoMP）等合作技术，而6G网络则将进一步依赖更高级的分布式智能体和协同通信来构建全息通信、全域覆盖的网络。我们将分析合作在提高极高数据速率、超低时延、海量连接和高可靠性通信方面扮演的关键角色。 物联网（IoT）与海量设备连接： 在万物互联的时代，海量异构物联网设备的接入对网络提出了巨大挑战。本书将探讨如何利用合作感知、分布式资源管理、以及低功耗协同通信技术，构建能够高效连接和管理海量物联网设备的下一代网络。 车联网（V2X）通信： 自动驾驶、交通安全等应用对低延迟、高可靠的通信有着极高的要求。我们将详细阐述合作通信如何在车与车（V2V）、车与路（V2I）、车与人（V2P）之间实现信息共享和协同决策，从而提升交通效率和安全性。 分布式人工智能与边缘计算： 合作通信与分布式人工智能、边缘计算的融合，将催生更智能、更强大的无线网络。本书将探讨节点间如何通过协同训练模型、共享计算资源，实现智能决策和个性化服务。 智能电网与工业自动化： 在对实时性、可靠性要求极高的智能电网和工业自动化场景中，合作通信能够提供关键的控制信号传输、故障诊断和协同操作能力。 本书的独特价值与读者收益 《无线网络中的智能协作：赋能高效通信与无缝连接》并非仅仅罗列技术名词，而是致力于成为读者理解和掌握无线网络合作领域的“领航者”。 系统性的知识框架： 本书提供了从原理到应用的完整知识体系，能够帮助读者建立清晰的认知脉络，避免碎片化学习。 深入的理论分析： 我们不仅介绍技术，更深入剖析背后的数学模型、算法设计和性能权衡，让读者知其然，更知其所以然。 前沿性的技术洞察： 本书紧跟无线通信发展的最新趋势，涵盖了当前最热门、最具潜力的合作通信技术与应用。 实践性的指导意义： 通过对实际应用场景的分析，本书为工程师、研究人员和决策者提供了宝贵的实践指导和技术参考。 跨学科的学习体验： 本书的内容涵盖了通信理论、信息论、优化理论、信号处理以及人工智能等多个学科领域，能够为读者提供跨学科的学习体验。 无论您是无线通信领域的学生、研究人员、工程师，还是对未来智能互联世界充满好奇的爱好者，本书都将为您打开一扇通往高效、可靠、智能无线通信世界的大门。我们将一同探索合作的奥秘，共同构建一个更加互联互通、智能高效的未来。

评分☆☆☆☆☆

对于我这样一名在学术界摸爬滚打多年的研究者而言，一本关于“无线网络中的合作原理与应用”的书，其价值在于它能否提供新的视角和研究思路。我们常常在单点优化上花费大量精力，而忽略了整个网络系统的协同性。这本书的出现，恰恰提示了“合作”这一核心概念在现代无线通信中的重要性。我特别关注书中对于“原理”的阐述是否足够深入和前沿，能否涵盖当前学术界的热点研究方向，例如联邦学习在无线网络中的应用、博弈论在资源分配中的作用、以及如何利用认知无线电技术实现更智能的频谱共享等。同时，我也希望“应用”部分能够不仅仅局限于现有的技术，而是能够引导读者思考未来无线网络可能出现的创新应用，比如边缘计算与无线网络的融合、空天地一体化通信系统的设计等。这本书能否为我提供一些新的理论框架，或者启发一些跨学科的合作研究，是我选择它的主要考量。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，我当初选择这本《无线网络中的合作原理与应用》，更多的是出于一种纯粹的技术探索欲，以及对未来通信发展趋势的预判。我一直关注着5G、Wi-Fi 6E乃至未来的6G技术，这些新一代无线技术之所以能够实现前所未有的速度和连接密度，其背后一定隐藏着更加精妙的协作机制。书中“应用”二字也让我看到了理论付诸实践的潜力，我很好奇除了我们熟知的手机通信，还有哪些领域正在受益于这种合作。比如，物联网（IoT）的爆炸式增长，大量的传感器和智能设备需要高效、可靠的通信，如果没有有效的合作，网络将不堪重负。再比如，自动驾驶汽车、智慧城市、工业互联网等，这些对实时性、可靠性要求极高的应用，更是离不开无线网络之间深度的合作。我希望这本书能够提供一些具体的案例分析，展示合作原理是如何在这些前沿技术中发挥关键作用的，并描绘出未来无线网络可能的发展方向。

评分☆☆☆☆☆

偶然间翻到这本《无线网络中的合作原理与应用》，它的书名就吸引了我的目光，让我开始思考我们日常生活中与无线网络相关的点点滴滴。每天，我们都依赖着各种无线设备获取信息、进行交流，但很少有人真正去探究它们之间是如何“合作”的。想象一下，在一个拥挤的演唱会现场，成千上万的人同时使用手机，网络是如何做到不瘫痪的？在繁忙的机场，飞机的导航系统、乘客的通信设备、以及机场的无线基础设施，它们之间又是否存在某种“合作”来保障运行？这本书的“合作原理”部分，应该就是解答这些疑问的关键。我希望它能用清晰的语言，解释这些复杂的通信协议和算法，让我能够更好地理解那些看不见的网络是如何运作的。而“应用”的部分，我期待能看到更多贴近生活的例子，比如智能家居的互联互通，穿戴式设备的健康监测，甚至是智能交通信号灯如何通过无线通信来优化交通流量，这些都让我觉得无线网络的合作离我们并不遥远。

评分☆☆☆☆☆

在我个人的学习路径中，《无线网络中的合作原理与应用》这本书无疑是一个潜在的知识宝库。作为一名初入IT行业的开发者，我深知基础理论的重要性，而无线网络无疑是现代数字基础设施的基石。我经常在开发过程中遇到网络延迟、连接不稳定等问题，虽然很多时候可以通过上层应用的设计来缓解，但我一直觉得，如果能从更底层的网络原理去理解和解决这些问题，效果会事半功倍。这本书的“合作原理”部分，让我联想到了一些网络优化和流量管理的技术，比如多用户 MIMO (MU-MIMO)、波束赋形 (Beamforming) 以及一些分布式资源调度算法。我希望书中能够详细介绍这些原理，并结合实际的网络场景，比如繁忙的公共 Wi-Fi 热点、高密度部署的蜂窝基站区域，讲解它们是如何通过合作来提升整体性能的。此外，对于“应用”部分，我也很期待能够看到一些与我的开发工作相关的例子，比如如何利用合作原理来设计更具弹性和效率的无线通信协议。

评分☆☆☆☆☆

这本《无线网络中的合作原理与应用》听名字就让我对无线通信的世界充满了好奇。我一直对我们日常生活中无处不在的Wi-Fi、蓝牙以及蜂窝网络背后的技术感到着迷，尤其是它们如何能够如此高效地协同工作，让信息得以顺畅传递。虽然我并不是一名专业的通信工程师，但我对新技术有着浓厚的兴趣，并希望能够深入了解其核心机制。这本书的标题“合作原理”更是引起了我的注意，它暗示了不同设备、不同节点之间并非孤立存在，而是存在着某种程度的互助和协同。这让我联想到生活中很多事物都是通过合作来达成更宏伟目标的，比如蚂蚁搬家、鸟类迁徙，甚至是我们人类社会的发展。因此，我迫切想知道在无线网络这个看似微观但影响巨大的领域，合作是如何实现的，它又带来了哪些令人惊叹的应用。我特别期待这本书能够以一种相对易懂的方式，解释那些复杂的算法和协议，让我能够从原理层面理解无线网络的“智慧”所在。