盡管沒有成熟的認(rèn)知無線電的標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)，但無線業(yè)界的強(qiáng)烈感覺是認(rèn)知無線電將成為下一波有沖擊性的技術(shù)革新浪潮。IEEE于2004年10月正式成立IEEE 802.22工作組——無線區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（WRAN）工作組，計(jì)劃2007年下半年完成標(biāo)準(zhǔn)化工作。其目的是研究基于認(rèn)知無線電的物理層、媒體訪問控制（MAC）層和空中接口，以無干擾的方式使用已分配給電視廣播的頻段。將分配給電視廣播的甚高頻/超高頻（VHF/UHF）頻帶（北美為54 MHz～862 MHz）的頻率用作為寬帶接入頻段。

美國聯(lián)邦通信委員會(huì)（FCC）2003年12月就相當(dāng)于美國《電波法》的《FCC規(guī)則第15章（FCC rulePart15）》，公布了修正案，明確只要具備認(rèn)知無線電功能，即使是其用途未獲許可的無線終端，也能使用需要無線許可的現(xiàn)有無線頻帶。FCC在推進(jìn)智能無線技術(shù)的同時(shí)還將放寬有關(guān)限制。

針對(duì)認(rèn)知無線電，美國國防部提出下一代無線通信（XG）的項(xiàng)目，2004年該項(xiàng)目進(jìn)入第三個(gè)研究階段，投資1 700萬美元，預(yù)計(jì)在2006年底完成第三階段的研究。該項(xiàng)目將研制和開發(fā)頻譜捷變無線電（Spectrum Agile Radios），這些無線電臺(tái)在使用法規(guī)的范圍內(nèi)，可以動(dòng)態(tài)自適應(yīng)變化的無線環(huán)境，在不干擾其他正常工作無線電臺(tái)的前提下，可以使接入的頻譜范圍擴(kuò)大近10倍。

3 認(rèn)知無線電的應(yīng)用場景

考慮一個(gè)工作在非授權(quán)頻段（如免授權(quán)國家信息基礎(chǔ)設(shè)施頻段）的無線通信終端（遵循Wi-Fi規(guī)范）。在其工作的免授權(quán)國家信息基礎(chǔ)設(shè)施（U-NII）頻段，通信業(yè)務(wù)非常繁忙（近乎達(dá)到飽和狀態(tài)）。這樣的工作頻段已無法滿足其他通信終端新的業(yè)務(wù)請(qǐng)求。鑒于這種情況，頻譜管理機(jī)構(gòu)（如FCC）將選擇利用率較低的其他已授權(quán)頻段（如電視廣播頻段中若干未被使用的頻譜資源）。這樣的頻段可以被暫時(shí)用來支持非授權(quán)頻段上那些未能接入其系統(tǒng)的通信業(yè)務(wù)。為此，頻譜管理機(jī)構(gòu)將生成一套使用已授權(quán)頻段的法規(guī)（這些法規(guī)將指導(dǎo)并約束著非授權(quán)用戶去合理地使用授權(quán)頻段）。這些法規(guī)由頻譜管理機(jī)構(gòu)以某種機(jī)器可以理解的方式發(fā)布。

具有認(rèn)知無線電功能的非授權(quán)用戶定期地搜索并下載相應(yīng)的頻譜使用法規(guī)。獲得最新的頻譜使用法規(guī)之后，非授權(quán)用戶將根據(jù)這些法規(guī)，對(duì)自身的通信機(jī)制進(jìn)行調(diào)整（通信機(jī)制可能包括：工作的頻段、發(fā)射功率、調(diào)制解調(diào)方式以及多址接入策略等）。為了使周邊的通信終端盡快獲得更新了的法規(guī)，獲得最新法規(guī)的終端還將其所獲得的法規(guī)廣播出去。當(dāng)然，對(duì)那些不具備認(rèn)知無線電能力的通信終端來說，這樣的廣播信息將被忽略。

對(duì)于具有認(rèn)知能力的通信終端，除了獲得最新的頻譜使用規(guī)則外，另外一項(xiàng)很重要的工作就是完成對(duì)“頻譜空洞”的檢測。對(duì)“頻譜空洞”的檢測實(shí)際上就是完成對(duì)周邊通信環(huán)境的認(rèn)知。根據(jù)檢測到的“頻譜空洞”的特性（如“空洞”的帶寬等）和獲得的頻譜使用法規(guī)，通信終端產(chǎn)生出合理使用該“空洞”的具體行為。

以工作在非授權(quán)頻段的無線局域網(wǎng)通信終端為例，可以說明認(rèn)知無線電的可能的應(yīng)用場景。當(dāng)然，從認(rèn)知無線電的定義可以看出認(rèn)知無線電的概念涵蓋面極寬，其應(yīng)用場景絕不僅限于此。

認(rèn)知無線電技術(shù)在寬帶無線通信系統(tǒng)中有著廣泛的用途。基于IEEE 802.11b/g和IEEE 802.11a的無線局域網(wǎng)設(shè)備工作在2.4 GHz和5 GHz的不需授權(quán)的頻段上。然而在這個(gè)頻段上，可能受到包括藍(lán)牙設(shè)備、HomeRF設(shè)備、微波爐、無繩電話以及其他一些工業(yè)設(shè)備的干擾。具有認(rèn)知功能的無線局域網(wǎng)可以通過接入點(diǎn)對(duì)頻譜的不間斷掃描，從而識(shí)別出可能的干擾信號(hào)，并結(jié)合對(duì)其他信道通信環(huán)境和質(zhì)量的認(rèn)知，自適應(yīng)地選擇最佳的通信信道。另外，具有認(rèn)知功能的接入點(diǎn)，在不間斷正常通信業(yè)務(wù)進(jìn)行的同時(shí)，通過認(rèn)知模塊對(duì)其工作的頻段以及更寬的頻段進(jìn)行掃描分析，從而可以盡快地發(fā)現(xiàn)非法的惡意攻擊終端。這樣的技術(shù)可以進(jìn)一步增強(qiáng)通信網(wǎng)絡(luò)的安全性。同樣，將這樣的認(rèn)知技術(shù)應(yīng)用在其他類型的寬帶無線通信網(wǎng)絡(luò)中也會(huì)進(jìn)一步提高系統(tǒng)的性能和安全性。

4 認(rèn)知無線電的關(guān)鍵技術(shù)

4.1 頻譜檢測技術(shù)

認(rèn)知無線電技術(shù)能夠感知并分析特定區(qū)域的頻段，找出適合通信的“頻譜空洞”，利用某些特定的技術(shù)和處理，在不影響已有通信系統(tǒng)的前提下進(jìn)行工作。因而，從認(rèn)知無線電工作流程上可以看到（如圖1所示），為了在某個(gè)地域上應(yīng)用認(rèn)知無線電技術(shù)，最先進(jìn)行的工作是對(duì)該地?zé)o線信道環(huán)境的感知，即頻譜檢測和“空洞”搜尋與判定。

如果將待查的頻段分為3種不同的情況：黑空，存在高功率的干擾；灰空，存在低功率的干擾；白空：僅存在環(huán)境噪聲量，包括熱噪聲、瞬時(shí)反射、脈沖噪聲等。那么頻譜檢測的任務(wù)就是查找適合認(rèn)知無線電業(yè)務(wù)的白空，同時(shí)對(duì)工作頻段在黑空（或灰空）和白空之間的轉(zhuǎn)變進(jìn)行監(jiān)測。