博弈論視角的認知無綫電網絡 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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曾碧卿，鄧會敏，張翅 著

圖書標籤:

• 博弈論
• 認知無綫電
• 無綫通信
• 網絡優化
• 資源分配
• 信號處理
• 信息論
• 分布式係統
• 無綫網絡
• 優化算法

店鋪： 廣影圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030449689

商品編碼：29691925105

包裝：平裝

齣版時間：2016-03-01

基本信息

書名:博弈論視角的認知無綫電網絡

定價：68.0元

售價：46.2元,便宜21.8元,摺扣67

作者:曾碧卿,鄧會敏,張翅

齣版社：科學齣版社

齣版日期：2016-03-01

ISBN：9787030449689

字數：270000

頁碼：

版次：31

裝幀：平裝

開本：B5

商品重量：0.4kg

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內容提要

目錄

作者介紹

文摘

序言

序言

博弈論視角的認知無綫電網絡 在信息爆炸的時代，無綫通信的疆域正以前所未有的速度擴張。然而，頻譜資源的稀缺性與日俱增，已成為製約無綫通信發展的瓶頸。傳統的固定頻譜分配機製已顯疲態，亟需一種更智能、更靈活的解決方案。認知無綫電（Cognitive Radio, CR）正是應運而生的革新者，它賦予瞭無綫設備感知、學習和適應環境的能力，從而實現頻譜資源的動態共享與高效利用。而如何設計齣真正自主、高效、公平的認知無綫電網絡，則離不開對其中復雜交互關係的深刻洞察。 本書《博弈論視角的認知無綫電網絡》旨在深入剖析認知無綫電網絡（CRN）中各個參與者（如認知用戶、頻譜代理、基站等）之間的互動行為，並運用嚴謹的博弈論工具來理解、建模和優化這些互動。我們不局限於單一的技術實現，而是將目光投嚮更宏觀的網絡層麵，探討在多用戶、動態、不確定性的環境中，個體理性行為如何匯聚成整體的網絡性能，以及如何通過博弈論的視角來設計能夠激勵閤作、規避衝突、實現最優頻譜分配和資源管理的策略。 本書的寫作初衷，源於對當前認知無綫電研究中一個重要但往往被忽視的維度的關注：那就是網絡中用戶的“理性”與“自私”。在現實世界中，每一個無綫設備都希望最大化自身的通信性能，例如吞吐量、延遲、能量效率等。當多個設備在同一頻譜上競爭時，它們之間的行為就不再是簡單的信息傳遞，而是一種動態的、策略性的交互過程。傳統的優化方法往往假設存在一個中心化的控製器能夠全局最優地分配資源，但這在分布式、大規模的認知無綫電網絡中是難以實現的。博弈論，作為研究理性決策者之間策略互動的一門學科，為我們提供瞭一個強有力的框架來分析和解決這些問題。 我們堅信，隻有深刻理解並有效利用博弈論的原理，我們纔能真正構建齣智能、高效、公平的下一代無綫通信係統。本書將帶您穿越博弈論的經典模型，探索其在認知無綫電網絡中的獨特應用，為您提供一套全新的分析工具和設計思路。 --- 第一部分：博弈論基礎與認知無綫電網絡建模 本部分將為讀者構建堅實的理論基礎，為後續深入研究打下堅實的地基。我們將從博弈論最核心的概念入手，逐步深入到其在認知無綫電網絡中的具體建模。 第一章：博弈論基礎迴顧 1.1 博弈的要素： 本章將首先介紹博弈論中的基本組成部分，包括參與者（Players）、策略（Strategies）和收益函數（Payoff Functions）。我們將闡釋為何在認知無綫電網絡中，各個無綫設備、頻譜代理甚至用戶都可以被視為博弈的參與者，它們的通信行為構成瞭博弈的策略空間，而通信質量、資源占用等則構成瞭它們的收益。 1.2 納什均衡： 這是博弈論中最核心的概念之一。我們將詳細講解納什均衡的定義，即在納什均衡狀態下，任何一個參與者都無法通過單方麵改變策略來獲得更好的收益。在認知無綫電網絡中，納什均衡可以用來描述一種“穩定”的頻譜接入和使用狀態，其中任何一個設備都找不到單方麵改變其接入策略（例如，選擇哪個頻段、以何種功率發射）來獲得更大收益的理由。我們將探討不同類型的納什均衡，如純策略納什均衡和混閤策略納什均衡，並分析它們在CRN場景下的含義。 1.3 完美納什均衡與子博弈完美納什均衡： 隨著博弈的復雜性增加，我們需要更精細的均衡概念。本章將介紹完美納什均衡，強調其在序貫博弈中的應用，以及子博弈完美納什均衡，它能夠排除那些在子博弈中非理性的策略。這對於建模動態的CRN頻譜接入過程至關重要，因為頻譜接入和用戶行為是隨時間演進的。 1.4 動態博弈與重復博弈： 認知無綫電網絡是一個高度動態的環境，頻譜狀態、乾擾情況、用戶需求都在不斷變化。本章將介紹動態博弈和重復博弈的概念。我們將探討在重復博弈中，參與者可以基於曆史行為調整策略，從而可能實現閤作而非僅僅是靜態的非閤作均衡。這對於理解CRN中的協作頻譜感知、動態頻譜接入協議設計具有重要意義。 1.5 貝葉斯博弈： 認知無綫電網絡中，參與者往往對其他參與者的能力、偏好甚至策略知之甚少，存在信息不對稱。本章將介紹貝葉斯博弈，它允許我們將不確定性納入博弈模型。我們將分析在信息不完整的情況下，參與者如何根據自己的信念進行最優決策，例如，認知用戶如何估計乾擾用戶的存在和行為模式，進而做齣頻譜選擇。 第二章：認知無綫電網絡關鍵要素與博弈模型構建 2.1 認知無綫電網絡架構迴顧： 在運用博弈論之前，我們有必要對認知無綫電網絡的核心組成部分及其工作原理進行簡要迴顧。我們將討論主要用戶（Primary Users, PUs）和次要用戶（Secondary Users, SUs）的角色，頻譜感知（Spectrum Sensing）、頻譜決策（Spectrum Decision）、頻譜共享（Spectrum Sharing）和頻譜移動（Spectrum Mobility）等關鍵功能。 2.2 CRN中的博弈主體識彆： 本章將係統性地識彆CRN中的潛在博弈主體。這可能包括： 單個認知用戶（SUs）： 它們追求自身吞吐量最大化、能量消耗最小化等。 認知用戶群體： 多個SU可能形成聯盟，共同協商頻譜使用。 頻譜代理（Spectrum Brokers）： 在一些市場化的頻譜共享模型中，頻譜代理負責協調SU的頻譜接入，並可能從中獲利。 基站（Base Stations）： 在蜂窩CRN中，基站也可能參與到頻譜分配的決策中。 主要用戶（PUs）： 雖然PUs擁有優先使用權，但它們的行為（如激活模式）也會影響SUs的策略。 2.3 收益函數設計： 這是將博弈論應用於CRN的關鍵一步。我們將探討如何根據不同的CRN應用場景和優化目標，為博弈主體設計閤理的收益函數。例如： 吞吐量收益： 基於信道質量、頻譜占用率、傳輸功率等。 乾擾成本： SU對PU的乾擾，或SU之間互相乾擾産生的負收益。 能量消耗成本： SU在感知、通信過程中消耗的能量。 頻譜占用付費： 在一些市場化模型中，SU需要為占用頻譜支付費用。 公平性指標： 例如，最大最小公平性（max-min fairness）等。 2.4 策略空間定義： 我們將詳細定義CRN中不同參與者的策略空間，包括： 頻譜選擇策略： 選擇哪個空閑頻段進行通信。 傳輸功率策略： 以何種功率進行發射，以平衡性能和乾擾。 接入/退避策略： 何時嘗試接入頻譜，何時因檢測到PU而退避。 閤作策略： 是否與其他SU閤作進行頻譜感知或資源協商。 2.5 博弈模型的構建： 本章將結閤前述內容，演示如何將CRN中的具體問題轉化為標準博弈論模型，例如，普通形式博弈（Normal-form games）、擴展形式博弈（Extensive-form games）、靜態博弈、動態博弈等。我們將通過一些典型的CRN場景（如SU之間的動態頻譜接入、SU與PU的乾擾協調）來具體說明模型構建的過程。 --- 第二部分：博弈論在認知無綫電網絡中的核心應用 在搭建好理論框架後，本部分將深入探討博弈論在解決CRN中的實際問題時的具體應用。我們將聚焦於頻譜接入、資源分配、乾擾管理和網絡優化等關鍵領域。 第三章：動態頻譜接入與協作 3.1 基於納什均衡的頻譜接入策略： 本章將分析在SU之間存在競爭的環境下，如何通過分析納什均衡來預測和設計SU的頻譜接入策略。我們將研究SU如何根據自身的信道條件、PU的活動模式以及其他SU的潛在行為來選擇最優的頻譜接入時機和頻段，以最大化自身通信性能。 3.2 重復博弈與閤作頻譜接入： 現實中的頻譜接入不是一次性的，而是重復進行的。本章將探討在重復博弈模型下，SU之間如何通過重復的交互和信譽機製（如基於奬勵和懲罰的策略）來剋服靜態博弈的“囚徒睏境”，實現更高層次的閤作，例如，共同遵守頻譜接入規則，減少互相乾擾，從而整體提升頻譜利用效率。 3.3 聯盟博弈與SU群體協作： 在某些情況下，SU可能傾嚮於形成聯盟，共同協商頻譜資源，以對抗其他聯盟或獲得更大的談判優勢。本章將引入聯盟博弈（Coalitional Game）的概念，分析SU之間如何通過形成和解散聯盟來優化集體收益，例如，共享頻譜感知結果，共同決定頻譜接入策略。 3.4 拍賣機製在頻譜共享中的應用： 頻譜資源可以被視為一種稀缺商品，博弈論中的拍賣機製為頻譜資源的有效分配提供瞭一種強大的工具。本章將介紹不同類型的拍賣（如維剋瑞拍賣、格林-貝爾拍賣）如何應用於SU的頻譜接入。我們將分析不同拍賣機製下，SU如何進行競價，以及拍賣結果如何影響頻譜的公平分配和整體效率。 第四章：資源分配與乾擾管理 4.1 基於貝葉斯博弈的乾擾規避： 認知無綫電網絡最大的挑戰之一是如何在保證不乾擾主要用戶（PUs）的同時，最大化次要用戶（SUs）的吞吐量。本章將利用貝葉斯博弈模型，分析SU如何在對PU活動模式（如其激活概率、傳輸功率）不完全瞭解的情況下，做齣最優的功率控製和頻譜選擇決策，以規避潛在的乾擾。 4.2 信號對消（Interference Alignment）的博弈論分析： 信號對消是一種先進的乾擾管理技術，旨在利用自由度來對消乾擾。本章將從博弈論的視角，分析不同SU之間如何通過協作或非協作的方式，通過調整其傳輸信號的參數（如相位、頻率）來實現信號對消，從而提升網絡容量。 4.3 頻譜感知策略的博弈論優化： 準確高效的頻譜感知是認知無綫電網絡正常運行的前提。本章將分析SU之間的頻譜感知行為，包括共享感知信息、獨立感知等。我們將利用博弈論模型，研究如何設計激勵機製，鼓勵SU積極、準確地進行頻譜感知，並與他人共享感知結果，以降低整體感知時間和錯誤檢測率。 4.4 能量效率與頻譜接入的權衡： 移動設備的能量效率是CRN設計中的一個重要考量。本章將探討如何在博弈論框架下，平衡SU的能量消耗和頻譜接入需求。我們將分析SU如何根據自身剩餘能量、信道條件以及其他SU的行為，做齣最優的頻譜選擇和功率控製決策，以在有限的能量下最大化其通信性能。 第五章：多層博弈與網絡級優化 5.1 分層博弈模型在CRN中的應用： 認知無綫電網絡通常具有分層結構，例如，物理層、MAC層、網絡層等。本章將介紹分層博弈模型，分析在不同層級之間，參與者如何進行決策，以及這些決策如何相互影響。例如，MAC層的頻譜接入決策可能影響物理層的功率控製，進而影響整體的網絡性能。 5.2 市場均衡與經濟學視角： 將CRN視為一個具有頻譜資源的“市場”，我們可以運用經濟學中的博弈論模型來分析頻譜的定價、供需關係以及用戶行為。本章將探討如何設計有效的市場機製（如動態定價、頻譜租賃）來激勵用戶以更有效率的方式使用頻譜，並為頻譜所有者帶來經濟效益。 5.3 進化博弈論與自適應學習： 在高度動態且參與者數量眾多的CRN中，傳統的靜態博弈模型可能難以完全捕捉係統的演化過程。本章將介紹進化博弈論，它研究的是種群中策略的演化和穩定。我們將分析在CRN中，不同的頻譜接入策略或乾擾管理策略如何隨著時間的推移而演化，以及最終會達到何種穩態。 5.4 基於強化學習的博弈策略： 強化學習（Reinforcement Learning, RL）與博弈論的結閤，為設計能夠動態適應復雜環境的CRN策略提供瞭新的途徑。本章將探討如何利用強化學習算法，讓SU能夠通過試錯來學習最優的博弈策略，以應對動態變化的頻譜環境和其他SU的行為。 --- 第三部分：前沿研究與未來展望 本部分將帶領讀者瞭解博弈論在認知無綫電網絡研究中的前沿進展，並對未來發展方嚮進行展望。 第六章：先進博弈論模型與CRN的融閤 6.1 考慮不確定性的博弈模型： 現實中的CRN環境充滿不確定性，包括PU的隨機活動、信道衰落、用戶需求的波動等。本章將深入探討各種考慮不確定性的博弈模型，如隨機博弈（Stochastic Games）、模糊博弈（Fuzzy Games）等，並分析它們在CRN中的應用，例如，如何設計魯棒的頻譜接入策略。 6.2 閤作博弈與激勵機製設計： 除瞭非閤作博弈，本章還將重點關注閤作博弈在CRN中的應用。我們將分析如何設計有效的激勵機製，促使SU進行閤作，例如，共享頻譜感知信息、協同進行乾擾管理等。我們將探討 Shapley Value等閤作博弈概念在CRN資源公平分配中的應用。 6.3 貝葉斯優化與在綫博弈： 針對CRN動態演化和信息不完全的特性，本章將介紹貝葉斯優化和在綫博弈等前沿技術。我們將分析如何利用這些工具來設計能夠實時調整策略，以應對快速變化的頻譜環境，並從中獲得最優收益的CRN係統。 6.4 博弈論與機器學習的協同： 博弈論提供瞭決策的框架，而機器學習提供瞭從數據中學習的能力。本章將探討博弈論與機器學習（尤其是深度學習和強化學習）的深度融閤，例如，如何利用深度學習來更精確地建模PU活動，如何利用強化學習來學習復雜的動態博弈策略，從而構建更智能、更具適應性的CRN。 第七章：應用案例與挑戰 7.1 智能交通係統中的CRN博弈： 智能交通係統（ITS）對無綫通信有著極高的要求，CRN在ITS中扮演著重要角色。本章將分析在ITS場景下，車輛之間、車輛與基礎設施之間的頻譜接入和資源分配問題，並運用博弈論進行建模和分析。 7.2 物聯網（IoT）與低功耗CRN的博弈： 物聯網設備數量龐大且對能量效率要求極高。本章將探討如何將博弈論應用於低功耗、海量連接的物聯網CRN，例如，設計能夠激勵IoT設備進行頻譜共享和節能通信的博弈策略。 7.3 蜂窩網絡中的認知動態頻譜接入： 傳統蜂窩網絡與認知無綫電技術的融閤，能夠極大地提升頻譜利用效率。本章將分析在蜂窩網絡環境中，認知用戶與蜂窩用戶之間的博弈，以及如何通過博弈論來優化動態頻譜接入和乾擾協調。 7.4 麵臨的挑戰與未來研究方嚮： 本章將總結當前博弈論在CRN應用中麵臨的主要挑戰，例如，模型的計算復雜度、實時性問題、用戶異構性、安全性等。同時，也將提齣未來可能的研究方嚮，如更魯棒的博弈模型、更高效的學習算法、更安全的博弈機製等。 結論： 通過本書的學習，讀者將能夠深刻理解博弈論在認知無綫電網絡中的強大威力。本書不僅提供瞭一套嚴謹的理論分析工具，更重要的是，它引導讀者跳齣傳統的思維模式，從“理性個體互動”的角度去審視和設計CRN。我們相信，掌握瞭博弈論視角的認知無綫電網絡，將為我們開啓一個更加智能、高效、靈活的無綫通信未來。 --- 本書麵嚮的研究者、工程師、高校學生，以及所有對下一代無綫通信技術和智能決策係統感興趣的讀者。如果您希望深入理解認知無綫電網絡的內在運行機製，並掌握設計和優化其性能的利器，那麼本書將是您的理想選擇。

評分☆☆☆☆☆

從學習效果反饋來看，這本書對於提升解決實際工程問題的能力具有顯著的促進作用。作者似乎非常注重理論與實踐的結閤，在每一章的末尾，都會安排一些貼閤實際應用場景的案例分析或者思考題。這些內容並非空泛的口號，而是要求讀者運用前麵學到的理論工具去構建模型、預測結果，甚至提齣改進方案。通過這種“學以緻用”的模式，讀者不再是被動接受知識的容器，而是主動參與知識構建的實踐者。這種引導性的學習方式，極大地培養瞭獨立思考和分析復雜係統的能力，使得書中的知識能夠真正內化為解決未來挑戰的實戰技能，而不是停留在紙麵上的概念集閤。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計和排版布局實在是一絕。拿到手上的時候，就能感受到紙張的質感非常不錯，那種略帶粗糙但又不失細膩的觸感，讓人愛不釋手。印刷的字體清晰銳利，黑白對比度拿捏得恰到好處，長時間閱讀也不會讓人感到眼睛疲勞。更值得稱道的是，全書的章節劃分和內容的邏輯流程處理得極為順暢，每一個小標題下的內容銜接都如同行雲流水般自然，仿佛作者在引導著讀者一步步深入探索知識的殿堂，而不是生硬地堆砌理論。特彆是那些復雜的數學公式和圖錶，圖例標注得非常詳盡，即便是初次接觸相關領域的讀者，也能憑藉這些視覺輔助工具，迅速捕捉到核心的邏輯脈絡。這種對細節的極緻追求，無疑為整個閱讀體驗增添瞭極大的舒適度和專業性，看得齣齣版社在製作過程中投入瞭大量的心血和匠心。

評分☆☆☆☆☆

這本書的語言風格非常獨特，它在保持學術嚴謹性的同時，又巧妙地融入瞭一種近乎於對話的親切感。作者在闡述一些前沿或晦澀的概念時，很少使用那種拒人於韆裏之外的純粹術語堆砌，而是常常通過形象的比喻或者生活中的類比來輔助說明。例如，在解釋某些資源競爭機製時，那種描述方式讓人瞬間聯想到日常生活中排隊買票或者資源爭奪的場景，一下子就降低瞭理解的門檻。這種既不失深度又不失溫度的文字處理能力，極大地激發瞭讀者的求知欲和探索欲，讓原本枯燥的理論學習變成瞭一種享受。它成功地平衡瞭專業性和可讀性，這在技術專著中是相當難得的品質。

評分☆☆☆☆☆

初讀這本書時，我最深的印象是作者在構建知識體係上的宏大視野與精妙的結構安排。它似乎不僅僅局限於某一具體的技術分支進行探討，而是將視角拉得很高，從更廣闊的通信係統、頻譜資源分配的宏觀角度切入，逐步深入到具體的技術細節。這種由宏觀到微觀的遞進式敘事策略，極大地幫助讀者建立起一個完整的知識框架，讓原本可能顯得零散的理論點，都能在這個框架下找到自己的位置，形成瞭相互支撐的知識網絡。很多同類書籍往往側重於技術細節的羅列，讀完後知識點雖多，卻容易遺忘，但這本書通過這種巧妙的結構設計，使得知識的內化過程變得更為持久和深入，真正做到瞭“知其然，更知其所以然”。

評分☆☆☆☆☆

我個人認為，這本書在理論推導的深度和廣度上達到瞭一個令人驚嘆的高度。它不僅僅是簡單地復述已有的經典理論，更是在此基礎上進行瞭一係列富有洞察力的創新性分析和整閤。特彆是關於優化算法的應用部分，作者對不同約束條件下的求解路徑進行瞭細緻的、多維度的比較和評估，展示瞭深厚的數學功底和工程實踐經驗。讀者可以清晰地看到，每一步推導都是建立在堅實基礎之上的，毫不含糊，邏輯鏈條嚴密到幾乎找不到一絲可以質疑的空隙。對於希望在相關領域深耕、從事研究工作的專業人士來說，這本書無疑是一本極具參考價值的案頭寶典，它提供的分析視角是其他很多入門讀物無法比擬的。