博弈论视角的认知无线电网络 曾碧卿,邓会敏,张翅 9787030449689 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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曾碧卿，邓会敏，张翅 著

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• 信息论
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店铺： 天乐图书专营店

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030449689

商品编码：29469164371

包装：平装

出版时间：2016-03-01

基本信息

书名：博弈论视角的认知无线电网络

定价：68.0元

作者：曾碧卿,邓会敏,张翅

出版社：科学出版社

出版日期：2016-03-01

ISBN：9787030449689

字数：270000

页码：

版次：31

装帧：平装

开本：B5

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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导语_点评_推荐词

内容提要

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目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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序言

《智能无线通信的博弈之道：认知网络中的资源分配与协同》 内容简介 在日新月异的无线通信领域，频谱资源的稀缺与需求的爆炸式增长之间的矛盾日益凸显。传统的固定频谱分配模式已难以满足现代通信系统对灵活性、高效性和弹性的需求。认知无线电（Cognitive Radio，CR）技术应运而生，它赋予了无线设备感知周围环境、智能决策并动态调整自身通信参数的能力，从而实现频谱的按需、按需使用，极大地提升了频谱利用率。然而，认知无线电网络的复杂性在于其内在的动态性、分布式决策以及不同用户（或节点）之间潜在的竞争与协同关系。在这样的背景下，如何有效地进行资源分配、协调各节点的行为，以达成整体网络的性能最优，成为了一个亟待解决的关键问题。 本书《智能无线通信的博弈之道：认知网络中的资源分配与协同》深入探讨了如何运用博弈论这一强大的数学工具，来分析和解决认知无线电网络中存在的各类资源分配与协同问题。博弈论能够清晰地刻画参与者之间的互动关系，预测其理性决策行为，并设计相应的机制来引导这些行为走向期望的状态。通过引入博弈论的视角，本书为理解和构建下一代智能无线通信网络提供了全新的理论框架和有效的解决方案。 本书的研究对象是认知无线电网络（CRN），这是一种允许未经授权的用户（次级用户）在不干扰授权用户（主用户）通信的前提下，动态地利用频谱资源的通信网络。在CRN中，次级用户需要主动检测频谱的使用情况，并根据检测结果智能地选择可用的频谱和通信参数。这种动态性、不确定性以及用户间的竞争与合作，使得CRN的资源分配问题变得尤为复杂。 本书的核心思想是将CRN中的资源分配问题建模为一场由多个理性参与者（即认知节点）参与的博弈。这些参与者在有限的资源（如频谱、功率、信道）条件下，为了最大化自身的效用（如吞吐量、能量效率、通信质量），会根据对其他参与者行为的预测进行决策。博弈论的工具，如纳什均衡、贝叶斯纳什均衡、进化博弈等，能够帮助我们分析这些决策过程，并预测网络的稳定状态。 主要内容与章节安排 本书由浅入深，系统地阐述了博弈论在认知无线电网络中的应用。 第一部分：博弈论基础与认知无线电网络建模 在本书的开篇，我们将首先回顾博弈论的基本概念，包括博弈的要素（参与者、策略、支付函数）、主要类型（静态博弈、动态博弈、完全信息博弈、不完全信息博弈）以及核心解的概念（如纳什均衡）。这将为读者建立坚实的理论基础。 接着，我们将详细介绍认知无线电网络的基本架构、关键技术（如频谱感知、频谱决策、频谱共享）以及其面临的主要挑战。在此基础上，我们将探讨如何将CRN中的资源分配问题抽象为博弈模型。这包括定义博弈的参与者（如独立的次级用户、协作的次级用户集群、甚至主用户与次级用户）、他们的策略空间（如选择频谱、调整发送功率、改变传输速率）以及他们各自的支付函数（通常与通信性能相关，如吞吐量、误码率、能量消耗等）。我们会强调不同博弈模型如何对应CRN中不同场景下的资源分配需求。 第二部分：静态博弈在认知无线电网络中的应用 静态博弈是博弈论中最基础的类型，适用于分析一次性决策或参与者行为相对独立的场景。在本部分，我们将聚焦于静态博弈在CRN资源分配中的应用。 频谱选择博弈： 重点分析在多个次级用户竞争同一频段时的频谱选择博弈。我们将探讨如何利用纳什均衡来分析在这种竞争环境下，每个次级用户独立选择频谱的最优策略，以及如何设计激励机制来鼓励用户共享频谱或选择不那么拥挤的频段。例如，我们将研究如何通过频谱定价或许可费来引导用户行为，实现频谱资源的更优分配。 功率控制博弈： 深入研究次级用户在同一或不同信道上传输时的功率控制问题。我们将建模为功率控制博弈，分析在这种情况下，用户为了避免相互干扰并最大化自身通信质量而进行的功率调整。例如，当一个次级用户增加了发送功率时，可能会影响其他用户的信噪比，从而促使其他用户调整其功率。我们将探讨纳什均衡下的功率分配策略，并分析其可行性与性能。 信道接入博弈： 探讨次级用户在存在主用户占用以及其他次级用户干扰的情况下，如何进行信道接入的博弈。我们将分析用户在感知到主用户活动时，如何根据博弈规则决定是否停止传输，以及在次级用户之间如何进行信道选择的博弈，以最小化碰撞概率。 第三部分：动态博弈与不完全信息博弈在认知无线电网络中的应用 随着CRN的动态性和不确定性的增强，静态博弈模型已不足以完全捕捉其复杂性。因此，本部分将引入动态博弈和不完全信息博弈的视角。 动态频谱接入与协同： 针对CRN的动态性，我们将引入马尔可夫决策过程（MDP）和强化学习等工具，将频谱接入建模为动态博弈。在这种模型下，用户的决策会影响后续的状态，而用户需要根据历史信息和对环境的感知来制定长期最优策略。我们将重点研究如何设计迭代式的博弈过程，使得次级用户能够随着时间的推移，动态地适应频谱环境的变化，并实现更有效的频谱共享。 不完全信息下的频谱决策： 在实际CRN中，用户往往无法完全了解主用户的活动规律或对手方用户的具体策略。因此，不完全信息博弈，特别是贝叶斯纳什均衡，在CRN资源分配中扮演着重要角色。我们将分析在存在不确定性（如主用户检测误差、次级用户数量或策略未知）的情况下，次级用户如何进行最优的频谱决策。例如，我们将研究次级用户如何在感知信号不完美的情况下，估计主用户的行为概率，并据此做出频谱选择。 主用户与次级用户之间的博弈： 本部分还将探讨主用户与次级用户之间的博弈关系。主用户作为频谱的拥有者，其策略（如是否允许次级用户使用）对CRN的性能至关重要。我们将分析主用户可以采取的策略（如授权、拒绝、设置使用条件），以及次级用户为了获得频谱使用权而采取的策略。我们将研究如何设计博弈模型来协调主用户与次级用户之间的利益，实现频谱资源的有效利用，同时保障主用户的通信质量。 第四部分：分布式算法与机制设计 博弈论的最终目标是指导参与者进行最优决策。在CRN中，由于网络的分布式特性，需要设计能够让各节点独立执行但又能达到全局最优或接近全局最优的分布式算法和激励机制。 分布式纳什均衡求解算法： 针对复杂的CRN博弈模型，我们将介绍一系列分布式算法，使得每个次级用户无需全局信息即可计算出纳什均衡策略。这些算法通常基于迭代更新，通过不断地与其他节点进行信息交换和策略调整，最终收敛到纳什均衡。 激励机制设计： 为了鼓励次级用户遵守博弈规则、合作共享频谱，或在特定情况下采取有利于全局性能的策略，我们将研究各种激励机制的设计。这包括基于支付的激励（如频谱使用费、奖励）、信誉机制以及合作博弈的激励设计。我们将分析这些机制如何影响用户的行为，以及如何设计能够实现网络整体性能最优的经济或非经济激励。 协作式认知无线电网络： 进一步探讨在协作式CRN场景下，多个次级用户组成集群，共同协商频谱使用和资源分配的博弈。我们将研究如何利用合作博弈的理论，如Shapley值，来公平地分配合作带来的收益，以及如何设计协作策略来提升整体频谱利用效率和网络性能。 第五部分：前沿应用与未来展望 最后，本书将展望博弈论在认知无线电网络前沿应用中的潜力。 面向5G/6G通信的博弈论应用： 讨论如何将博弈论的理念和方法应用于下一代移动通信系统（如5G和6G），例如在海量设备接入、大规模MIMO、以及边缘计算等场景下的资源管理和协同。 安全与隐私的博弈论视角： 探讨如何利用博弈论来分析和应对CRN中的安全威胁（如频谱感知欺骗、恶意节点攻击）和隐私问题，设计能够保障网络安全与用户隐私的博弈模型和机制。 智能交通系统与物联网中的CRN博弈： 展望博弈论在智能交通系统（ITS）和海量物联网（IoT）设备中的认知无线电网络应用，例如车辆间的频谱共享、传感器网络的资源分配等。 本书的特色 本书最大的特色在于将抽象的博弈论理论与具体的认知无线电网络问题紧密结合，为读者提供了一个全面而深入的分析框架。本书不仅仅是罗列博弈论的公式和概念，而是着力于如何将这些工具应用于解决CRN的实际挑战。通过大量的建模和分析，本书能够帮助读者： 理解CRN的复杂性： 深刻认识到CRN中用户间的竞争与协同关系，以及其对资源分配的影响。 掌握分析方法： 熟练运用博弈论工具来分析CRN中的资源分配问题，预测用户行为，并评估不同策略的优劣。 设计有效策略： 学习如何设计资源分配算法、功率控制方案、频谱接入策略以及激励机制，以提升CRN的性能。 把握研究方向： 了解CRN领域的前沿研究热点，为进一步深入研究提供指引。 本书适合高等院校通信工程、电子工程、计算机科学等专业的本科生、研究生以及相关领域的科研人员和工程师阅读。阅读本书，将能够系统地掌握博弈论在认知无线电网络中的应用精髓，为设计和优化下一代智能无线通信系统奠定坚实的理论基础。通过深入理解“博弈之道”，读者将能够构建更智能、更高效、更具弹性的无线通信网络。

评分☆☆☆☆☆

我对技术书籍的“叙事结构”和“逻辑递进”要求很高。一本好的技术专著，不应该仅仅是公式和定理的堆砌，而应该像一条精心铺设的河流，从基础的概念开始，逐步汇聚到复杂的应用场景。对于“博弈论视角”这个切入点，我非常好奇作者是如何界定博弈的“参与者”（是基站、用户设备、还是频谱管理者？）、“策略空间”和“支付函数”的。这些基本要素的设定，直接决定了后续分析的有效性和可信度。如果前几章能扎实地建立起认知无线电网络的物理层和网络层模型，并清晰地引入博弈论的基本概念，那么后续在处理资源优化、干扰对策等高级问题时，读者就能建立起坚实的认知基础。我希望作者的行文风格是严谨而又富有启发性的，能够引导读者不只是记住结论，更能理解“为什么是这个模型”。

评分☆☆☆☆☆

这本书的作者团队名字听起来就挺专业，想必在各自的研究领域都有深厚的积累。我关注的焦点在于其对“认知”二字的诠释，这不仅仅是简单的频谱感知和监测，而是在感知的基础上，各个节点能够根据环境变化（包括其他节点的行为）进行最优决策的能力。这种能力本质上就是一种学习和适应的过程，而博弈论正是描述这种相互依赖的决策过程的经典工具。我希望看到书中是否涉及到了进化博弈论或者基于学习的博弈方法，因为在实际的无线环境中，信息是不完全的，信道状态信息（CSI）的获取成本很高，且随时在变。如果只是停留在传统的纯策略或混合策略纳什均衡的求解，可能会略显理论化，脱离了认知无线电追求的实时性和鲁棒性。更进一步，一个好的研究应该能展示如何通过引入激励机制或者监管机制，引导原本可能陷入次优纳什均衡的系统，趋向于全局最优的帕累托效率点。这种从纯理论到应用引导的跨越，才是一家优秀专著的价值所在。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对通信协议设计有着强烈偏好的工程师，我非常好奇这本书是如何平衡理论深度与工程可操作性的。认知无线电网络的核心难题之一就是“谁先说，谁后说”的问题，尤其是在共享频谱接入场景下，如果没有一个可靠的机制，很容易导致“公地悲剧”，即所有人都过度发射，最终导致通信质量的灾难性下降。博弈论提供了一种理解这种竞争的方式，但如何将抽象的策略（比如选择某个频率或功率等级）转化为实际系统中可以执行的算法，是关键所在。我特别期待书中能有关于分布式算法的讨论，即如何在没有中央协调器的情况下，各个认知用户能够通过本地的信息交换或观察，逐步收敛到一个可接受的稳定状态。如果书中能提供一些基于仿真的结果来验证理论模型的有效性，那就再好不过了，因为理论上的纳什均衡并不意味着它在有限时间、有限计算资源限制下的现实网络中一定能达到。

评分☆☆☆☆☆

读到这本书名，我立刻联想到当前5G乃至6G网络中日益突出的异构化和高度动态化特性。传统的集中式优化方法在处理大规模、高动态的网络时显得力不从心，这恰恰是博弈论大放异彩的领域。这本书如果能涵盖现代无线网络中的一些热点问题，比如无人机通信网络中的协同与竞争、大规模物联网设备接入时的功率分配，或者MEC（多接入边缘计算）中的任务卸载决策，那它的时效性将大大提升。我尤其关注，在面对频谱共享带来的不确定性时，网络如何设计出有效的“契约”或“机制设计”来规避风险。如果书中能深入探讨如何设计一个能自洽运行的系统，使得个体追求私利的同时，也能最大化整体社会的福祉（即实现社会福利最优），那这本书的价值就远超一般教科书的范畴，更像是一部具有前瞻性的研究指南。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名听起来就充满了理论的深度和前沿的挑战性。我最近对信息科学与决策优化交叉的领域很感兴趣，尤其是如何用更精妙的数学工具去剖析那些复杂的、动态的资源分配问题。市面上关于无线通信的书籍汗牛充栋，但真正能将“博弈论”这个强大的分析框架，系统地、深入地植入到“认知无线电网络”这种高度不确定、多智能体交互的场景中的，可以说是凤毛麟角。我特别期待看到作者们是如何构建出合适的博弈模型，比如是合作博弈还是非合作博弈，以及如何处理纳什均衡的存在性、唯一性与稳定性问题。在认知无线电中，频谱的使用权、功率控制、波束赋形等决策都是相互影响的，一个用户优化自己的收益，很可能损害其他用户的性能，这天然就构成了一个复杂的博弈局面。如果这本书能够提供一些清晰的案例分析，比如在动态频谱接入或者干扰协调方面的具体建模和求解方法，哪怕仅仅是理论推导的严谨性，对于正在从事相关研究的学者和研究生来说，都是极具价值的参考资料。它不仅仅是关于通信技术，更是一种关于理性决策和复杂系统建模的思维训练。