认知软件无线电系统:原理与实验

认知无线电是无线通信的一个重要发展方向，可以看作是“头脑发达”、“会观察、会思考、会学习、会决策”的无线电，而软件无线电可以看作是“手脚灵便”、“服从指令”的无线电。认知软件无线电是软件无线电的智能化演进，既“头脑发达”又“手脚灵便”，能够更好地随机应变、自主学习优化以达到预期目标，更好地应对复杂的无线通信环境。认知软件无线电技术具有发展迅速、实践性强、交叉性强、应用广泛等特点，必将在新一代无线通信、应急通信、智能交通、物联网、航空航天、公安、国防、军事等诸多领域得到应用。 本书系统介绍认知软件无线电的基本概念与核心思想、认知机理、系统架构、性能评估方法、应用实例、标准化进程、面临的挑战与发展展望。在阐述认知软件无线电基本原理的同时，本书重点系统地介绍了基于多核通用处理器的软件无线电平台Sora以及便携式宽频段软件无线电平台YunSDR，讲述了Sora及YunSDR的软硬件架构以及编程方法，并提供了一系列可供读者选用的实验或课程设计课题及其参考设计、部分实验结果，以便于读者在“做”中“学”认知软件无线电技术。 本书既可作为高等院校通信、电子工程、计算机等专业本科生、研究生学习认知软件无线电技术的教材，或开展无线通信、移动通信、数字信号处理、通信信号处理、软件无线电等相关课程的专题实验或课程设计的参考书，也可作为相关专业研究开发人员的培训教材或自学参考书。

赵友平，清华大学学士、硕士，美国弗吉尼亚理工大学博士。现为北京交通大学教授、博士生导师。率先提出了“无限环境图”（REM）的概念以及基于无限环境图的认知无线电系统设计方法，获得了国际软件无线电论坛2007年度最佳论文奖。
谭焜，毕业于清华大学，获博士学位。现为微软亚洲研究院研究员，从事网络系统研究。他是Windows复合TCP的发明人，并领导开发了Sora软件无线电系统。曾获NSDI'09最佳论文及最佳演示奖；SIGCOMM'09最佳演示奖。现任IEEE易懂计算期刊编委。
姚远，毕业于北京航空航天大学，获博士学位。博士后工作期间主要研究软件定义的无线通信系统，现任北京威视锐科技有限公司总经理。他与微软亚洲研究院联合开发了Sora软件无线电系统，目前负责维护Sora开源项目，同时也领导开发了YunSDR软件无线电系统。

第1章认知无线电基础
1.1认知无线电基本概念
1.2认知无线电系统构成
1.3认知机理与认知算法
1.3.1人工智能
1.3.2认知环的基本步骤
1.4认知无线电性能评估
思考题
参考文献
第2章软件无线电基础
2.1软件无线电概述
2.2软件无线电系统架构
2.3软件无线电系统设计与关键技术
2.3.1软件无线电设计流程
2.3.2软件无线电的设计考虑
2.3.3软件无线电关键技术
2.3.4应用举例：基于多速率信号处理的OFDM收发信机设计
2.3.5基于多速率信号处理的OFDM系统同步解决方案
思考题
参考文献
第3章软件无线电实验平台Sora
3.1Sora简介
3.2Sora软件架构与软件优化技术
3.2.1抽象无线电对象
3.2.2UMX编程
3.2.3数据包反射
3.2.4Sora独占线程
3.2.5优化
3.2.6小结
思考题
参考文献
第4章软件无线电模块化编程模型
4.1Sora积木编程模型
4.2积木编程模型
4.2.1积木
4.2.2端口和端口缓存队列
4.2.3积木构件接口
4.2.4上下文
4.2.5积木构件的实现
4.3积木编程实例
4.3.1信宿
4.3.2信源
4.3.3过滤器
4.3.4配置处理图
4.3.5处理图的执行
4.3.6小结
4.4积木编程模型的高级功能
4.4.1用户自定义接口
4.4.2控制内联优化
4.4.3多线程支持
思考题
参考文献
第5章软件无线电平台YunSDR
5.1YunSDR简介
5.1.1YunSDR平台的关键技术
5.1.2YunSDR平台的硬件接口
5.2YunSDR系统架构
5.2.1YunSDR的硬件架构
5.2.2YunSDR的软件架构
5.3YunSDR编程模式
5.3.1数据结构与编程模式
5.3.2MATLAB编程模式实例
5.3.3GNU Radio编程模式实例
5.3.4FPGA／SoC编程模式实例
思考题
参考文献
第6章认知无线电的标准化进程与应用
6.1认知无线电标准化进程与潜在应用
6.2认知无线电在动态频谱接入与共享中的应用
6.3认知无线电在高速铁路移动通信中的应用
思考题
参考文献
第7章基于Sora的认知软件无线电实验
7.1基于Sora的频谱感知
7.2基于Sora的无线信道探测
7.3室内无线环境图的构建
7.4移动视频传输实验
7.5动态频谱接人与共享实验
7.6Sora自动增益控制的设计与性能测试
思考题（备选实验或课程设计课题）
参考文献
第8章基于YunSDR的软件无线电通信系统设计实验
8.1OFDM基带发送端系统搭建
8.2OFDM基带接收端帧同步算法设计与验证
8.3OFDM基带接收端载波频率同步算法设计与验证
8.4OFDM基带接收端信道估计算法设计与验证
8.5OFDM基带接收端系统搭建
8.6MIMO—OFDM基带发送端系统搭建
8.7MIMO—OFDM基带接收端信道估计算法设计与验证
8.8MIMO—OFDM基带接收端系统搭建
思考题
参考文献
第9章挑战与展望
9.1认知软件无线电面临的挑战
9.1.1认知无线电的低成本实现
9.1.2认知无线电的安全性与可信性
9.2认知软件无线电的发展展望
9.2.1认知软件无线电技术在新一代移动通信系统中的重要作用
9.2.2认知计算与认知通信
思考题
参考文献