認知無線電（Cognitive Radio，CR） 的概念起源于1999年Joseph Mitolo博士的奠基性工作。它可以通過學習、理解等方式，自適應的調整內部的通信機理、實時改變特定的無線操作參數（如功率、載波調制和編碼等）等，來適應外部無線環境，自主尋找和使用空閑頻譜。它能幫助用戶選擇最好的、最適合的服務進行無線傳輸，甚至能夠根據現有的或者即將獲得的無線資源延遲或主動發起傳送。

　　一、認知無線電的定義

　　1、JosephMitola對認知無線電的定義

　　1999年，JosephMitola在他的學術論文 中首先提出了認知無線電的概念，并描述了認知無線電如何通過“無線電知識描述語言（RKRL，RadioKnowledgeRepresentationLanguage）”來提高個人無線業務的靈活性。隨后，JosephMitola在他的博士論文中詳細探討了這一理論 。他認為：認知無線電應該充分利用無線個人數字設備和相關的網絡在無線電資源和通信方面的智能計算能力來檢測用戶通信需求，并根據這些需求提供最合適的無線電資源和無線業務。Mitola的認知無線電的定義是對軟件無線電的擴展。認知無線電以軟件無線電為平臺，并使軟件無線電智能化。

　　2、FCC的認知無線電定義

　　JosephMitola定義的認知無線電強調“學習”的能力，認知無線電系統需要考慮通信環境中的每一個可能參數，然后做出決定。相比于JosephMitola的定義，FCC針對頻譜有效分配問題對認知無線電做出的定義更能為業界所接受。在2003年12月的一則通告 中，FCC對認知無線電作出如下定義：認知無線電是能夠與所處的通信環境進行交互并根據交互結果改變自身傳輸參數的無線電。

　　FCC對認知無線電的這個定義主要是基于頻譜資源分配和管理問題提出的。目前無線頻譜資源的規劃和使用都是由政府制定的，無線通信設備對頻譜的使用需要經過政府的許可。而固定的頻譜分配政策導致了頻譜不能有效利用的問題。比如分配給蜂窩移動通信系統的頻帶經常超負荷，而共用頻帶沒有充分使用等。而且頻段的利用率在不同的時間和空間也有所不同。

　　3、其他的認知無線電定義

　　除了JosephMitola和FCC外，還有很多學者對認知無線電進行了定義。

　　比如，SimonHaykin結合JosephMitola和FCC的觀點，對認知無線電做出如下定義 ：認知無線電是一個智能無線通信系統，它能感知外界環境，并使用人工智能技術從環境中學習，通過實時改變傳輸功率、載波頻率和調制方式等系統參數，使系統適應外界環境的變化，從而達到很高的頻譜利用率和最佳通信性能。

　　二、認知無線電特點

　　對環境的感知能力：此特點是CR技術成立的前提，只有在環境感知和檢測的基礎上，才能使用頻譜資源。頻譜感知的主要功能是監測一定范圍的頻段，檢測頻譜空洞。

　　對環境變化的學習能力、自適應性：此特點體現CR技術的智能性，在遇到主用戶信號時，能盡快主動退避，在頻譜空洞間自如的切換。

　　通信質量的高可靠性：要求系統能夠實現任何時間任何地點的高度可靠通信，能夠準確地判定主用戶信號出現的時間、地點、頻段［2］等信息，及時調整自身參數，提高通信質量。

　　系統功能模塊的可重構性：CR設備可根據頻譜環境動態編程，也可通過硬件設計，支持不同的收發技術。可以重構的參數包括：工作頻率、調制方式、發射功率和通信協議等。

　　三、認知無線電原理

　　認知無線電原理如圖1所示，由圖可看出，CR設備對周圍環境感知、探測、分析，這種探測和感知是全方位的，應對地形、氣象等綜合信息也有所了解。由此圖也可得出，CR是高智能設備，應包含一個智能收發器。有了足夠的人工智能，它就能吸取過去的經驗對實際情況進行響應，過去的經驗包括對死區、干擾和使用模式等的了解。它的學習能力是使它從概念走向應用的真正原因。

　　圖1：認知無線電原理圖

　　當CR用戶發現頻譜空洞，使用已授權用戶的頻譜資源時［3］，必須保證它的通信不會影響到已授權用戶的通信，一旦該頻段被主用戶使用，CR有兩種應對方式：一是切換到其它空閑頻段通信；二是繼續使用該頻段，改變發射頻率或調制方案，避免對主用戶的干擾。