Methods and Algorithms for Radio Channel Assignment pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Leese, Robert (EDT)/ Hurley, Stephen (EDT)

出品人:

页数:162

译者:

出版时间:2002-12

价格:$ 169.50

装帧:

isbn号码:9780198503149

丛书系列:

图书标签:

• 无线信道分配
• 信道分配算法
• 无线通信
• 优化算法
• 资源分配
• 无线网络
• 算法设计
• 无线资源管理
• 通信网络
• 无线电

深入浅出：无线通信中的资源优化与挑战 图书名称： 频谱之舞：现代无线网络中的资源分配与优化策略 引言 在当前这个万物互联的时代，无线通信技术如同血液般支撑着全球的信息流通。从智能手机的日常连接到物联网设备的广泛部署，再到未来 6G 网络的宏伟蓝图，对频谱资源的需求正以惊人的速度增长。然而，频谱资源是有限且宝贵的，如何高效、公平地利用这些资源，成为摆在通信工程师和研究人员面前的核心难题。本书旨在提供一个全面的视角，深入探讨现代无线网络环境下，资源分配与优化所面临的复杂挑战、核心理论基础以及前沿的实践方法。 第一部分：无线信道的基础理论与建模 要优化资源分配，首先必须精准地理解资源承载的载体——无线信道。本部分将系统梳理无线通信的物理层基础，重点聚焦于信道建模的复杂性。 1. 随机过程与统计特性： 我们将从概率论和随机过程的角度，建立对无线信道衰落的数学描述。包括瑞利衰落、莱斯衰落等经典模型的深入剖析，探讨这些模型在不同传播环境（如城市峡谷、室内、室外）下的适用性与局限性。重点分析路径损耗、阴影衰落和快衰落对信号强度的动态影响。 2. 干扰的本质与量化： 在多用户共享频谱的环境中，干扰是资源分配的“主要敌人”。本书将详细阐述同频干扰（Co-channel Interference, CCI）和相邻信道干扰（Adjacent Channel Interference, ACI）的物理成因。引入信噪比（SNR）、信干噪比（SINR）作为衡量网络性能的关键指标，并探讨如何利用统计平均和瞬时快照来量化网络中的干扰水平。 3. 信道估计与反馈机制： 准确的信道状态信息（CSI）是进行高效资源调度的前提。本章将讨论各种信道估计技术，包括导频辅助估计、盲估计以及基于机器学习的信道预测方法。同时，分析反馈链路的时延、量化误差对资源分配决策的实际影响。 第二部分：资源分配的核心挑战与目标函数 资源分配本质上是一个多目标优化问题，需要平衡系统吞吐量、用户体验质量（QoS）和能源效率等多个相互制约的目标。 1. 吞吐量最大化与公平性权衡： 传统的资源分配往往以最大化系统总吞吐量为目标，但这可能导致“资源饥饿”现象，即部分用户因信道条件较差而无法获得足够服务。本书将介绍各种公平性度量标准，如比例公平（Proportional Fairness, PF）、最小保证速率（Guaranteed Rate, GR）等，并构建多目标优化框架，探究如何在两者之间找到最优的帕累托前沿。 2. 延迟与可靠性的约束优化： 针对实时业务（如语音、视频会议），延迟和丢包率是至关重要的参数。我们将研究如何将严格的时延和可靠性要求转化为优化问题的约束条件，特别是针对混合业务网络（如 5G NR 混合了 eMBB, uRLLC, mMTC 的场景）的资源调度策略。 3. 能源效率的考量： 随着基站密度的增加，能耗问题日益突出。本部分深入探讨功率分配与睡眠模式调度（Sleep Mode Scheduling）如何协同工作，以最小化网络能耗，同时维持必要的服务质量，讨论能效比（Energy Efficiency, EE）的优化方法。 第三部分：面向不同无线技术的优化算法 针对正交多址接入（OFDMA/SC-FDMA）和非正交多址接入（NOMA）等主流技术架构，本书提出了针对性的资源优化算法。 1. OFDMA/多载波系统中的资源块（RB）调度： 详细分析了时频联合调度问题。涵盖经典的贪婪算法、基于拉格朗日松弛的迭代算法，以及如何利用凸优化技术求解信道相关的资源分配问题。重点介绍如何通过频率选择性调度来充分利用频率分集增益。 2. 非正交多址接入（NOMA）的功率与用户聚类： NOMA 作为下一代系统的重要候选技术，其核心在于同一资源块上服务多个用户。本书深入研究 NOMA 下的功率分配矩阵设计，包括如何确定用户的功率配比、如何进行最优用户聚类，以及如何处理用户间的串扰限制，以实现系统容量的提升。 3. 跨层优化与异构网络资源管理： 现代网络是异构的（Macro/Small Cell, Wi-Fi/Cellular 共存）。我们将探讨如何通过跨层设计，将网络层（如路由选择）的决策与物理层的资源分配（如功率控制、波束赋形）进行联动，以实现全局优化，特别关注小蜂窝网络中的干扰协调和负载均衡技术。 第四部分：面向未来网络的先进优化范式 随着计算能力的飞速发展和数据量的爆炸式增长，传统的优化方法已难以应对大规模、高动态性的网络环境。 1. 凸优化与半定松弛（SDR）： 对于许多资源分配问题，精确求解 NP-hard 问题非常困难。本章将介绍如何将复杂的非凸问题转化为凸优化问题（例如，通过引入辅助变量），并利用半定松弛技术求解近似最优解，并分析其可行性与复杂度。 2. 随机优化与鲁棒性设计： 考虑到信道状态信息（CSI）的获取总存在不确定性，本书强调随机优化方法。介绍基于场景（Scenario-based）优化和机会约束（Chance Constrained）优化，以设计在不确定环境中表现稳健的资源分配策略。 3. 机器学习在资源调度中的应用： 随着深度学习的成熟，我们探讨如何利用强化学习（RL）训练智能体，使其能够自主学习并适应复杂的网络动态变化。重点关注基于深度 Q 网络（DQN）和策略梯度算法在动态资源池管理和动态频谱共享中的初步探索与实证分析。 结论 本书不仅涵盖了资源分配问题的经典理论框架，更紧密结合了当前 4G/5G 网络演进中的实际需求，展望了向 6G 迈进中资源管理的新方向。通过严谨的数学分析和贴近实际的案例讨论，读者将掌握从信道建模到算法设计，再到系统部署的全过程优化思维，为构建高效、可靠、绿色的未来无线通信系统提供坚实的基础。

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这本书的阅读体验，坦白说，是一次挑战与享受并存的旅程。我必须承认，当我翻到介绍大规模MIMO系统中的干扰协调部分时，我感到了一阵轻微的迷失。作者在这里引入了一种基于图论的对偶分解算法，其复杂性足以让新手望而却步。然而，正是这种毫不妥协的深度，使得这本书在同类著作中脱颖而出。它不是为了迎合大众市场而降低标准，而是坚守了学术的纯粹性。最让我印象深刻的是，作者在讨论优化问题的收敛性时，引用了数十年前的经典论文，并将其与最新的深度学习方法进行了微妙的对比，这种历史的纵深感构建了一个极为坚实的知识背景。我感觉自己不是在读一本关于“如何做”的书，而是在进行一场跨越数十年的学术对话。书中穿插的一些历史案例分析，比如早期蜂窝网络规划的困境，为理解当前的技术瓶颈提供了绝佳的对照。它要求读者投入大量时间去消化和吸收，但每一次攻克一个难点，都带来巨大的成就感，仿佛亲手搭建起了一座通往无线通信前沿的阶梯。

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这本书的排版和图示质量给我留下了深刻的印象。图表清晰，注释详尽，这对于理解那些涉及多维变量和非线性约束的优化问题至关重要。我注意到作者在阐述迭代算法的收敛路径时，使用了大量的二维和三维截面图，这些图示极大地帮助我直观地把握了算法的动态行为，避免了纯文本描述带来的理解障碍。不同于市面上许多内容陈旧、图示模糊的教材，这本书的图文配合达到了专业期刊的水准。尤其在探讨分布式算法的应用潜力时，书中展示的仿真结果曲线平滑且具有说服力，让人对算法的实际性能有了信心。虽然我期待能有更多的实际案例代码作为补充，但仅从理论阐述的完整性和图示的清晰度来看，这本书无疑是该领域内的一部里程碑式的著作。它不仅是知识的载体，也是一个精美的技术艺术品，值得在书架上占据一席之地，随时翻阅以巩固和拓展对无线信道分配领域理解的深度与广度。

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这本书的封面设计有一种简洁而深邃的质感，让人联想到精密仪器的内敛与力量。初次翻阅时，我立刻被其清晰的逻辑结构所吸引。作者似乎拥有一种将复杂理论优雅地分解并呈现出来的非凡能力。例如，在探讨资源分配的理论基础时，作者并没有陷入晦涩的数学公式的泥沼，而是通过一系列精心构造的物理模型和直观的比喻，将抽象的“最优解”概念具象化。我特别欣赏其中关于动态频谱共享（DSS）章节的处理方式，它不仅仅停留在描述技术本身，更深入挖掘了其背后的博弈论基础。这不仅仅是一本技术手册，更像是一场关于信息物理边界的哲学思辨。阅读过程中，我时常需要停下来，拿起草稿纸重新推导一遍作者的论证过程，这并非因为内容晦涩难懂，而是因为其严谨性激发了我深入探究的欲望。它迫使读者走出舒适区，去审视那些在日常工程实践中常常被简化或忽略的关键假设。对于任何希望从“熟练应用者”跃升为“创新设计者”的工程师而言，这本书无疑是一剂强效的智力催化剂。它提供的工具集，远远超出了简单的信道分配，而是触及了整个无线网络架构的根基。

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这本书的写作风格，用一个词来概括，就是“冰冷而精确”。它几乎不带任何感情色彩，完全聚焦于描述信道分配这个核心问题在数学和算法层面的最优解构造。我尤其关注了其中关于能效最大化与公平性权衡的章节。作者没有给出模棱两可的建议，而是通过引入Pareto前沿分析，清晰地界定了不同约束条件下的可行区域。这种“教科书式”的严谨，在很多工程书籍中已经失传了。它要求读者必须具备扎实的优化理论基础，否则阅读过程会非常痛苦，就像试图在没有导航的情况下穿越一片信息迷宫。我欣赏这种对精确性的执着，它确保了书中的每一个结论都有无可辩驳的数学支撑。但同时，我也略微感到一丝遗憾，那就是它在实际部署的工程约束方面着墨不多，例如硬件实现的时延限制、现场调试的经验教训等，这些“软性”知识在书中的体现略显单薄，使得这本书更偏向于理论研究者的工具箱，而非现场调试工程师的首选参考。

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坦率地说，我这本书的开篇部分给我的感觉有些过于学术化，仿佛直接摘录了某个博士学位论文的核心章节。但是，一旦度过了最初的理论铺垫阶段，这本书的价值便如火山般爆发出来。我尤其欣赏作者在描述随机几何模型时所采用的精妙表达。他们没有仅仅停留在理论推导，而是非常巧妙地将空间分布的随机性与用户体验的波动性联系起来，构建了一个非常贴合实际的服务质量（QoS）模型。这使得我能够更好地理解，为什么在实际网络中，即使理论上最优的分配方案，也可能因为随机干扰而表现不佳。这本书最核心的贡献，在于它提供了一个统一的数学框架，可以用来审视和比较各种看似不相关的信道分配策略——从时域到频域，再到空域的联合优化。对我而言，它提供了一种全新的视角来审视无线资源管理的本质，不再是零散的技术集合，而是一个高度自洽的系统理论。它让我重新审视了许多过去习以为常的“最佳实践”，发现其中隐藏的理论漏洞。

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