图4-1 认知环 (2) 重构能力
重构能力使得CR设备可以根据无线环境动态编程，从而允许CR设备采用不同的无线传输技术收发数据。可以重构的参数包括：工作频率、调制方式、发射功率和通信协议等。
重构的核心思想是在不对频谱授权用户(LU)产生有害干扰的前提下，利用授权系统的空闲频谱提供可靠的通信服务。一旦该频段被LU使用，CR有2种应对方式：一是切换到其它空闲频段通信；二是继续使用该频段，但改变发射统率或者调制方案避免对LU的有害干扰。
为了便于理解CR的基本原理，有必要将CR与软件无线电(SDR)进行区分。根据电子与电气工程师协会(IEEE)的定义，一个无线电设备可以称为SDR的基本前提是：部分或者全部基带或RF信号处理通过使用数字信号处理软件完成；这些软件可以在出厂后修改。
因此，SDR关注的是无线电系统信号处理的实现方式；而CR是指无线系统能够感知操作环境的变化，并据此调整系统工作参数。从这个意义上讲，CR是更高层的概念，不仅包括信号处理，还包括根据相应的任务、政策、规则和目标进行推理和规划的高层功能。
1、在UWB系统中的应用
最初将CR技术应用于UWB系统中即认知UWB无线电（Cognitive UWB Radio）技术的提出是为了能够实现在直序列超宽带（DS-UWB，Direct-Sequence UWB）和多频带正交频分复用（MB-OFDM，MultiBand Orthogonal Frequency Division Multiplexing）两种UWB标准的互通。如Granelli等人提出的脉冲软件智能无线电（Impulsive Software Smart Radio），可根据特定的操作环境，采用动态波形生成技术，解决IEEE 802.15.3a物理层DS-UWB和MB-OFDM两种可选技术标准竞争陷入僵局的问题。
由于UWB系统与传统窄带系统直接存在着不可避免的干扰，将CR技术与UWB技术相结合来解决干扰问题已成为近几年研究的热点。尤其是对UWB系统中基于CR的合作共存算法的研究较多。Yamaguchi等人在文献[4]中描述了采用主动干扰取消算法在MB-OFDM中实现，并论证了采用MB-OFDM技术更
适于将来的CR技术的应用。一个更有效的方法是考虑将CR机制嵌入到UWB系统中。如以跳时-脉冲位置调制（TH-PPM，Time Hopping-Pulse Position Modulation）为例，通过预先检测到干扰频率，并相应选择适合的跳时序列，可将UWB系统与传统窄带系统间的干扰减至最小。
此外，随着CR关键技术及应用的研究，用于验证这些技术的实验系统也初步取得了一些进展。如美国国防高级研究计划局（DARPA，Defense Advanced Research Projects Agency）开展了下一代无线（XG，neXt Generation）通信项目的研发，设计了自适应频谱系统原型，目标是使频谱的利用率增加10倍：MITRE公司研发了自适应频谱无线电（ASR，Adaptive Spectrum Radio）实验床，成功验证了自适应频谱接入的可行性；维吉尼亚无线通信技术中心研究并设计了CR仿真实验椅和硬件实验床，基于生物启发的CR引擎节点正在研发中；伯克利大学建立了伯克利仿真平台（BEE2，Berkeley Emulation Engine），对各种频谱侦听技术和算法进行了实验仿真和性能分析等。
2、UWB与CR结合的可行性分析
由于UWB的超宽带特性，它必然会对共享频段内的其它窄带系统产生干扰，并且自身也将受到其它系统在某频段的强干扰。无线电频率管理有两个基本的原则：新的无线电技术不得对已有的无线电台(系统)造成有害干扰；受到干扰不得提出保护要求，即要能忍受已有无线电台的各种干扰。因此，UWB系统必将面对两个比较突出的问题，在共享频谱的时候不得对已有的窄带系统造成有害干扰，同时UWB系统也可能受到来自其它系统的强窄带干扰。
目前，所有针对这个问题的解决方案都是针对UWB系统本身进行优化设计，研究思路大都集中在UWB脉冲信号波形(由于IR-UWB具有许多特别的优点，如易于数字化及软件化，低成本低功率等，本文限定于IR-UWB)的设计与优化上，以期产生出严格遵守FCC等机构制订的辐射掩模约束条件的脉冲信号，并采用一些有效的抑噪技术来减少对现有窄带系统的干扰。如寻找一种更优的UWB信号波形，采用自适应编码、调制、比特交织、波束成形及功率控制等已在蜂窝通信中被验证能起到抑制干扰作用的相关技术。
许多研究已经表明，这种思路要想设计出既符合各相关机构制订的频谱掩模约束又可避免相互干扰的脉冲波形是非常有挑战性的。基于这个考虑，并结合感
知无线电具有能感知周围环境特别是频谱操作环境的特性，我们把CR技术引入到UWB系统的研究和设计中来，给UWB面临的上述问题提供一种全新的解决思路，有可能设计出一种全新的高性能UWB系统。采用频谱感知技术能提高频谱利用的灵活性，改善频谱共享，有效抑制窄带干扰，与其它系统更好地共存，同时还可潜在地提高频谱的利用率，提高数据传输速率和UWB系统的整个性能。例如，UWB在10m范围内有很高的传输速率，但由于受发射功率的限制，10m以外的传输速率将大大下降。在感知周围的频谱环境后，可根据所感知的频谱信息动态地改变传输信道或调整UWB的发射功率，以提高UWB的传输距离，并且不会增加其带给其它系统的有害干扰。于是，针对UWB技术发展过程中所必须面对的共存问题，并结合UWB和CR技术的优点，本文提出这种被称为认知超宽带无线系统的全新的UWB系统机制，其有望打破目前UWB技术发展中的僵局。
第5章 结论与展望
认知无线电是无线电技术发展的下一个里程碑。该技术的应用会带来历史性的变革。对于频谱管制者而言，该技术可以大大提高可用频谱数量，提高频谱利用率，有效利用资源；对于频谱持有者而言，可以在不受干扰的前提下开发二级频谱市场，在相同频段上提供不同的服务，该技术可以为设备厂商带来更多的机会，具备认知无线电功能的设备将更具竞争力；对终端用户而言，可以带来更多带宽，在认知无线电技术成熟后。用户则可以享受到单个无线电终端接入多种无线网络的优势。
无线频谱是一种不可再生资源。因此，研究人员只能通过对频谱资源进行再利用，提高频谱资源利用率来解决这个矛盾。于是，认知无线技术应运而生。认知无线电的基本出发点就是，在不影响授权频段的正常通信的基础上，具有认知功能的无线通信设备可以接入授权的空闲频段内，并动态地利用频谱。认知无线电的核心思想就是使无线通信设备具有发现空闲频谱并合理利用的能力。认知无线电能从根本上解决目前因频谱的固定分配政策导致的对频谱资源的不合理应用。
当然，认知无线电技术的发展目前还存在一些障碍：首先，目前频谱管制政策尚没有完全放开，认知无线电技术的应用还存在很大障碍；其次，认知无线电的灵活性还需要不断提高，必须能够随着应用策略的更改灵活配置；认知无线电技术需要强大的可重配置硬件平台，目前的硬件技术发展还满足不了相关需求；另外认知无线电组网工作的语言和协议目前很不完善，需要开发专门语言和协议在设备之间共享无线背景信息。
作为无线通信领域的最新进展，认知无线电技术受到日益关注，虽然由于技术的限制，认知无线电近几年内市场不会很大，但在不久的将来将会获得突破性的进展，为无线电资源管理和无线接入市场带来新的发展契机和动力。
致 谢
首先 ，我要感谢我的导师徐书华老师。在论文的整个过程中，他都对我进
行了细心的指导和帮助。无论是在前期进行文献翻译和写论文提纲，还是后期的论文写作，徐老师都给予了我极大的帮助。在写作的初期，徐老师就根据我们各自题目的类型告诉我们各个章节内容的分配和写作的重点内容，而且还提供了范文给我们参考，这给了我们极大的帮助。在我们完成初稿后，他认真的看每一个人的初稿，逐个的帮我们纠正论文中存在的错误和不准确的地方。
我的论文是综述性质的，主要是资料的研究，所以我就要大量的收集整理资料。徐老师不仅帮我找了很多相关资料供我参考，还指导我论文的写作格式方面存在的问题，而且还细心的将我一些语句用法不准确的地方也提出了一些指导性的意见。所以，我非常感谢徐老师对我的帮助。
参考文献
[1] 樊昌信，张莆翊 ，徐柄详，等. 通信原理. 北京：国防工业出版社，2002. [2]（美）特里斯. 检测、估值与调制理论. 北京：电子工业出版社，2003. [3]杨小牛，等. 软件无线电原理与应用. 北京：电子工业出版社，2001.
[4] J. Mitola IIL. Cognitive radio for flexible mobile multimedia Communications. Sixth International
Workshop
on
Mobile
Multimedia
Communications
(MoMuC’99),San
Diego,CA,1999:3-10.
[5] A.J.Paulraj,D,A.Gore and R.U.Nabar,et al. An overview of MIMO communications-a key to gigabit wireless. Proceedings of the IEEE, Fab 2004,92（2）：198-218.
[6] N.K.Hoven. On the feasibility of cognitive radio. Master of Scuebce. Uinversity of Califomia,Berkeley,Spring2005.
[7] J. Mitola IIL. Cognitive radio for flexible mobile multimedia Communications. Sixth International
Workshop
on
Mobile
Multimedia
Communications
(MoMuC’99),San
Diego,CA,1999:3-10.
[8] FCC.Et Docket no. 03-322.Notice of Proposed Rule Making and Order. December 2003. [9] Keith Nolan. Cognitive Radio WG Brussels 2005 @ // .SDR forum. Brunssels, 2005.
[10] John Nolan. Cognitive RADIO emerges form Obscunrity. BWRC cognitive radio workshop,January 23, 2004.
[11] Joseph Mitola III and Gerald Q. Maguire, JR. Cognitive radio: making software radios more personal, IEEE Personal Communications, August 1999,6(4):3-18.
[12] S. Haykin. Cognitive radio: brain-empowered wireless communications. IEEE JSAC, Feb.2005,23(2):201-220.
[13] IEEE 802_22 WRAN WG Website. Him
