近些年無(wú)線電通信技術(shù)領(lǐng)域引入無(wú)線接入技術(shù)，是迅速發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)領(lǐng)域，不需要傳輸媒質(zhì)，部分接入網(wǎng)甚至入網(wǎng)的全部皆可直接采用無(wú)線傳播手段代替，無(wú)論是概念上還是技術(shù)含量上都產(chǎn)生了一個(gè)重大的飛躍，實(shí)現(xiàn)了降低成本、提高靈活性和擴(kuò)展傳輸距離的目的。 認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)提出了一種新的解決思路，其思想就是使無(wú)線通信設(shè)備具有發(fā)現(xiàn)“頻譜空洞”并合理利用所發(fā)現(xiàn)的“空洞”的能力。雖然認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)能以更為靈活的方式來(lái)管理有限的頻譜資源，但要真正將其應(yīng)用于實(shí)際通信系統(tǒng)還需解決包括頻譜檢測(cè)、自適應(yīng)頻譜資源分配和無(wú)線頻譜管理等關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。

　　1 認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)提出的背景

　　隨著無(wú)線通信技術(shù)的飛速發(fā)展，頻譜資源變得越來(lái)越緊張。尤其是隨著無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN)技術(shù)、無(wú)線個(gè)人域網(wǎng)絡(luò)(WPAN)技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的人通過(guò)這些技術(shù)以無(wú)線的方式接入互聯(lián)網(wǎng)。這些網(wǎng)絡(luò)技術(shù)大多使用非授權(quán)的頻段(UFB)工作。由于WLAN、WRAN無(wú)線通信業(yè)務(wù)的迅猛發(fā)展，這些網(wǎng)絡(luò)所工作的非授權(quán)頻段已經(jīng)漸趨飽和。而另外一些通信業(yè)務(wù)(如電視廣播業(yè)務(wù)等)需要通信網(wǎng)絡(luò)提供一定的保護(hù)，使他們免受其他通信業(yè)務(wù)的干擾。為了提供良好的保護(hù)，頻率管理部門專門分配了特定的授權(quán)頻段(LFB)以供特定通信業(yè)務(wù)使用。與授權(quán)頻段相比，非授權(quán)頻段的頻譜資源要少很多(大部分的頻譜資源均被用來(lái)做授權(quán)頻段使用)。而相當(dāng)數(shù)量的授權(quán)頻譜資源的利用率卻非常低。于是就出現(xiàn)了這樣的事實(shí)：某些部分的頻譜資源相對(duì)較少但其上承載的業(yè)務(wù)量很大，而另外一些已授權(quán)的頻譜資源利用率卻很低。因此，可以得出這樣的結(jié)論：基于目前的頻譜資源分配方法，有相當(dāng)一部分頻譜資源的利用率是很低的。

　　為了解決頻譜資源匱乏的問(wèn)題，基本思路就是盡量提高現(xiàn)有頻譜的利用率。為此，人們提出了認(rèn)知無(wú)線電的概念。認(rèn)知無(wú)線電的基本出發(fā)點(diǎn)就是：為了提高頻譜利用率，具有認(rèn)知功能的無(wú)線通信設(shè)備可以按照某種“伺機(jī)(Opportunistic Way)”的方式工作在已授權(quán)的頻段內(nèi)。當(dāng)然，這一定要建立在已授權(quán)頻段沒(méi)用或只有很少的通信業(yè)務(wù)在活動(dòng)的情況下。這種在空域、時(shí)域和頻域中出現(xiàn)的可以被利用的頻譜資源被稱為“頻譜空洞”。認(rèn)知無(wú)線電的思想就是使無(wú)線通信設(shè)備具有發(fā)現(xiàn)“頻譜空洞”并合理利用的能力。

　　當(dāng)非授權(quán)通信用戶通過(guò)“借用”的方式使用已授權(quán)的頻譜資源時(shí)，必須保證他的通信不會(huì)影響到其他已授權(quán)用戶的通信。要做到這一點(diǎn)，非授權(quán)用戶必須按照一定的規(guī)則來(lái)使用所發(fā)現(xiàn)的“頻譜空洞”。在認(rèn)知無(wú)線電中，這樣的規(guī)則是以某種機(jī)器可理解的形式(如XML語(yǔ)言)加載到通信終端上。由于這些規(guī)則可以隨時(shí)根據(jù)頻譜的利用情況、通信業(yè)務(wù)的負(fù)荷與分布等進(jìn)行不斷的調(diào)整，因此通過(guò)這些規(guī)則，頻譜管理者就能以更為靈活的方式來(lái)管理寶貴的頻譜資源。

　　2 認(rèn)知無(wú)線電的歷史和概念

　　認(rèn)知無(wú)線電(Cognitive Radio,CR)的概念起源于1999年Joseph Mitolo博士的奠基性工作，其思想是CR具有學(xué)習(xí)能力，能與周圍環(huán)境交互信息，以感知和利用在該空間的可用頻譜，并限制和降低沖突的發(fā)生。CR的學(xué)習(xí)能力是使它從概念走向?qū)嶋H應(yīng)用的真正原因。有了足夠的人工智能，它就可能通過(guò)吸取過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)來(lái)對(duì)實(shí)際的情況進(jìn)行實(shí)時(shí)響應(yīng)，過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)包括對(duì)死區(qū)、干擾和使用模式等的了解。這樣，CR有可能賦予無(wú)線電設(shè)備根據(jù)頻帶可用性、位置和過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)來(lái)自主確定采用哪個(gè)頻帶的功能。隨著許多CR相關(guān)研究的展開(kāi)，對(duì)CR技術(shù)存在多種不同的認(rèn)識(shí)。典型的一類是圍繞Mitola博士提出的基于機(jī)器學(xué)習(xí)和模式推理的認(rèn)知循環(huán)模型來(lái)展開(kāi)研究，他們強(qiáng)調(diào)軟件定義無(wú)線電(Software Defined Radio，SDR)是CR實(shí)現(xiàn)的理想平臺(tái)。

　　認(rèn)知無(wú)線電的學(xué)習(xí)能力是使它從概念走向?qū)嶋H應(yīng)用的真正原因。有了足夠的人工智能，它就可能通過(guò)吸取過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)來(lái)對(duì)實(shí)際的情況進(jìn)行實(shí)時(shí)響應(yīng)，過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)包括對(duì)死區(qū)、干擾和使用模式等的了解。這樣，CR有可能賦予無(wú)線電設(shè)備根據(jù)頻帶可用性、位置和過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)來(lái)自主確定采用哪個(gè)頻帶的功能。隨著許多CR相關(guān)研究的展開(kāi)，對(duì)CR技術(shù)存在多種不同的認(rèn)識(shí)。典型的一類是圍繞Mitolo博士提出的基于機(jī)器學(xué)習(xí)和模式推理的認(rèn)知循環(huán)模型來(lái)展開(kāi)研究，他們強(qiáng)調(diào)軟件定義無(wú)線電(Software Defined Radio，SDR)是CR實(shí)現(xiàn)的理想平臺(tái)。 由此可以總結(jié)出認(rèn)知無(wú)線電所具有的特點(diǎn)是：

　　*對(duì)環(huán)境的感知能力

　　*對(duì)環(huán)境變化的學(xué)習(xí)能力

　　*對(duì)環(huán)境變化的自適應(yīng)性

　　*通信質(zhì)量的高可靠性

　　*對(duì)頻譜資源的充分利用

　　*系統(tǒng)功能模塊的可重構(gòu)性

　　針對(duì)CR研究中存在的多種描述，美國(guó)FCC提出了CR的一個(gè)相當(dāng)簡(jiǎn)化的版本。他們?cè)贔CC-03322中建議任何具有自適應(yīng)頻譜意識(shí)的無(wú)線電都應(yīng)該被稱為認(rèn)知無(wú)線電CR。FCC更確切地把CR定義為基于與操作環(huán)境的交互能動(dòng)態(tài)改變其發(fā)射機(jī)參數(shù)的無(wú)線電，其具有環(huán)境感知和傳輸參數(shù)自我修改的功能。CR是一種新型無(wú)線電，它能夠在寬頻帶上可靠地感知頻譜環(huán)境，探測(cè)合法的授權(quán)用戶(主用戶)的出現(xiàn)，能自適應(yīng)地占用即時(shí)可用的本地頻譜，同時(shí)在整個(gè)通信過(guò)程中不給主用戶帶來(lái)有害干擾。無(wú)線電環(huán)境中的無(wú)線信道和干擾是隨時(shí)間變化的，這就暗示CR將具有較高的靈活性。目前，CR的應(yīng)用大多是基于FCC的觀點(diǎn)，因此也稱CR為頻譜捷變無(wú)線電、機(jī)會(huì)頻譜接入無(wú)線電等。 　　美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)(FCC)2003年12月就相當(dāng)于美國(guó)《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(wú)線電功能，即使是其用途未獲許可的無(wú)線終端，也能使用需要無(wú)線許可的現(xiàn)有無(wú)線頻帶。FCC在推進(jìn)智能無(wú)線技術(shù)的同時(shí)還將放寬有關(guān)限制。

　　針對(duì)認(rèn)知無(wú)線電，美國(guó)國(guó)防部提出下一代無(wú)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(wàn)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(kāi)發(fā)頻譜捷變無(wú)線電(Spectrum Agile Radios)，這些無(wú)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(wú)線環(huán)境，在不干擾其他正常工作無(wú)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(wú)線電的應(yīng)用場(chǎng)景

　　考慮一個(gè)工作在非授權(quán)頻段(如免授權(quán)國(guó)家信息基礎(chǔ)設(shè)施頻段)的無(wú)線通信終端(遵循Wi-Fi規(guī)范)。在其工作的免授權(quán)國(guó)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(wú)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(lái)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(wú)線電功能的非授權(quán)用戶定期地搜索并相應(yīng)的頻譜使用法規(guī)。獲得的頻譜使用法規(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(wú)線電能力的通信終端來(lái)說(shuō)，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(cè)。對(duì)“頻譜空洞”的檢測(cè)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(cè)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(wú)線局域網(wǎng)通信終端為例，可以說(shuō)明認(rèn)知無(wú)線電的可能的應(yīng)用場(chǎng)景。當(dāng)然，從認(rèn)知無(wú)線電的定義可以看出認(rèn)知無(wú)線電的概念涵蓋面極寬，其應(yīng)用場(chǎng)景絕不僅限于此。

　　認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)在寬帶無(wú)線通信系統(tǒng)中有著廣泛的用途?；贗EEE 802.11b/g和IEEE 802.11a的無(wú)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(wú)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(wú)線局域網(wǎng)可以通過(guò)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(guò)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(wú)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(wú)線電的關(guān)鍵技術(shù)

　　4.1 頻譜檢測(cè)技術(shù)

　　頻譜空洞是指分配給授權(quán)用戶但在一定的時(shí)問(wèn)和具體的位置該授權(quán)用戶沒(méi)有使用的頻譜。如果將待檢測(cè)的頻譜分成三種情況：黑色區(qū)域，常被高能量的局部干擾所占用：灰色區(qū)域，有部分時(shí)間被低能量干擾所占用；白色區(qū)域，只有環(huán)境噪聲而沒(méi)有射頻干擾占用。一般情況下，白色區(qū)域和有限度的灰色區(qū)域可被等待的用戶所使用。頻譜檢測(cè)的任務(wù)就是尋找合適的頻譜空洞并反饋至發(fā)送端進(jìn)行頻譜管理和功率控制。在CR系統(tǒng)中，頻譜檢測(cè)不僅對(duì)頻譜空洞的檢測(cè)起決定作用，同時(shí)也對(duì)頻譜狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。典型的頻譜檢測(cè)技術(shù)有兩種：一種是基于發(fā)射機(jī)的能量檢測(cè)，另一種是基于接收機(jī)

　　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(cè)的任務(wù)就是查找適合認(rèn)知無(wú)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(cè)。

　　在認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)中，進(jìn)行頻譜檢測(cè)即對(duì)所觀察的頻段進(jìn)行干擾溫度的估計(jì)。干擾溫度可以看作是頻段內(nèi)的干擾功率譜密度，它的設(shè)定是用來(lái)量化和管理無(wú)線環(huán)境中的干擾問(wèn)題。針對(duì)經(jīng)過(guò)譜估計(jì)得到的干擾溫度，可以給出干擾溫度界限。通過(guò)干擾溫度界限可以對(duì)觀測(cè)的“頻譜空洞”進(jìn)行選擇，超過(guò)界限的干擾或其他噪聲都是不符合通信要求的頻譜。

　　通常在接收端進(jìn)行干擾溫度的測(cè)量，并搜尋“頻譜空洞”，將獲得的信息通過(guò)系統(tǒng)預(yù)設(shè)的反饋信道傳送至發(fā)送端，并據(jù)此進(jìn)行發(fā)射功率控制處理和動(dòng)態(tài)頻譜管理；在發(fā)射端和接收端也可以采用自適應(yīng)的波束成型技術(shù)，進(jìn)一步補(bǔ)充的干擾控制。

　　在認(rèn)知無(wú)線電感知無(wú)線環(huán)境的工作中，如何進(jìn)行高效的無(wú)線頻譜估計(jì)和分析是關(guān)鍵技術(shù)之一。頻譜分析是一項(xiàng)相對(duì)比較成熟的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，經(jīng)過(guò)了多年的發(fā)展，形成了眾多各具特色的算法和理論。在認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)中，可以利用這些已有的算法進(jìn)行無(wú)線環(huán)境的觀測(cè)。當(dāng)然，由于認(rèn)知無(wú)線電的特殊性質(zhì)，需要在一定通信區(qū)域空間領(lǐng)域、較寬的頻域、以及時(shí)域進(jìn)行頻譜分析，這就要求對(duì)眾多頻譜分析算法進(jìn)行合適的選取和改動(dòng)。

　　認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)中通常采用的頻譜分析算法是多窗譜估計(jì)算法。該算法使用多個(gè)離散扁球體序列作為正交窗函數(shù)。經(jīng)過(guò)這種窗函數(shù)濾波后的信號(hào)在有限采樣點(diǎn)時(shí)的傅氏變換具有的能量集中特性，是一種接近的方法。這種特性使得在降低頻譜估計(jì)的方差時(shí)不會(huì)影響估計(jì)的偏差，因而具有較好的計(jì)算性能和應(yīng)用價(jià)值。

　　在認(rèn)知無(wú)線電領(lǐng)域進(jìn)行干擾溫度估計(jì)時(shí)，為了能夠更好地感知待測(cè)區(qū)域內(nèi)的干擾溫度，在頻譜分析算法中引入了空間的概念，通常會(huì)用大量的傳感器分布在該區(qū)域內(nèi)，進(jìn)行無(wú)線信號(hào)的接收。這些傳感器可以是指專門設(shè)置的接收天線，也可以是認(rèn)知無(wú)線電系統(tǒng)的各個(gè)無(wú)線用戶終端。通過(guò)這些傳感器進(jìn)行無(wú)線環(huán)境的探測(cè)，可以區(qū)分無(wú)線信號(hào)在空間上的不同和差異。針對(duì)來(lái)自多個(gè)傳感器測(cè)量得到的多組接收信號(hào)，經(jīng)過(guò)恰當(dāng)?shù)念l譜分析算法，即可得到對(duì)應(yīng)于特定空間、時(shí)間和頻段的干擾溫度估計(jì)值。將該干擾溫度估計(jì)量和設(shè)定的干擾溫度門限比較，若在連續(xù)的幾個(gè)時(shí)段內(nèi)均小于門限要求，即可認(rèn)為出現(xiàn)了“頻譜空洞”。

　　在認(rèn)知無(wú)線電中，頻譜檢測(cè)技術(shù)不僅僅在“頻譜空洞”的搜尋和判定中起關(guān)鍵作用，在系統(tǒng)的通信過(guò)程中，它還需要負(fù)責(zé)頻譜狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。對(duì)頻譜的監(jiān)測(cè)一方面可以搜集無(wú)線環(huán)境的統(tǒng)計(jì)資料，為高層的頻譜管理提供輔助；另一方面進(jìn)行的實(shí)時(shí)干擾溫度估計(jì)為系統(tǒng)的發(fā)射端進(jìn)行功率控制提供必要的參數(shù)支持。在某些情況下，監(jiān)測(cè)頻譜也能夠比較準(zhǔn)確地判定射頻信號(hào)碰撞事件，使認(rèn)知無(wú)線電系統(tǒng)能夠盡快進(jìn)行主動(dòng)退避，避免過(guò)多地影響原有授權(quán)用戶的通信。

　　4.2 自適應(yīng)頻譜資源分配技術(shù)

　　頻譜管理又稱頻譜分配，CR系統(tǒng)采用動(dòng)態(tài)頻譜分配(DSA)方案。目前CR技術(shù)的DSA研究主要是基于頻譜池(Spectrum Pooling)這一策略，其基本思想是將一部分用于不同業(yè)務(wù)的頻譜合成一個(gè)公共的頻帶，并將整個(gè)頻帶劃分為若干個(gè)子信道?；陬l譜池策略的DSA主要目的是信道利用率的化，同時(shí)考慮用戶接入的公平性。F．Caper等人提出了一種智能的動(dòng)態(tài)DSA方式，該方式的思路是：CR在各個(gè)頻段連續(xù)地檢測(cè)是否有授權(quán)用戶，如果檢測(cè)到授權(quán)用戶在使用頻段，非授權(quán)用戶暫時(shí)不得使用該頻段；反之，非授權(quán)用戶可以使用該頻段。如果非授權(quán)用戶在工作中發(fā)現(xiàn)授權(quán)用戶開(kāi)始使用這個(gè)頻段，則立刻讓出該頻段，切換到其他合適的頻段繼續(xù)工作。這種方法使授權(quán)用戶擁有的頻譜使用優(yōu)先權(quán)，優(yōu)先級(jí)較低的用戶可以和授權(quán)用戶分時(shí)段共享頻譜，以達(dá)到頻譜資源的充分利用。

　　由于正交頻分復(fù)用(OFDM)系統(tǒng)是目前公認(rèn)的比較容易實(shí)現(xiàn)頻譜資源控制的傳輸方式，該調(diào)制方式可以通過(guò)頻率的組合或裁剪實(shí)現(xiàn)頻譜資源的充分利用，可以靈活控制和分配頻譜、時(shí)間、功率、空間等資源，自適應(yīng)頻譜資源分配的關(guān)鍵技術(shù)主要有：載波分配技術(shù)、子載波功率控制技術(shù)、復(fù)合自適應(yīng)傳輸技術(shù)。

　　(1) 載波分配技術(shù)

　　認(rèn)知無(wú)線電具有感知無(wú)線環(huán)境的能力。通過(guò)對(duì)干擾溫度的測(cè)量，可以確定“頻譜空洞”。子載波分配就是根據(jù)用戶的業(yè)務(wù)和服務(wù)質(zhì)量要求，分配一定數(shù)量的頻率資源。檢測(cè)到的“空洞”資源是不確定的，帶有一定的隨機(jī)性。OFDM系統(tǒng)具有裁剪功能，通過(guò)子載波(子帶)的分配，將一些不規(guī)律和不連續(xù)的頻譜資源進(jìn)行整合，按照一定的公平原則將頻譜資源分配給不同的用戶，實(shí)現(xiàn)資源的合理分配和利用。

　　(2) 子載波功率控制技術(shù)

　　認(rèn)知無(wú)線電中利用已授權(quán)頻譜資源的前提是不影響授權(quán)用戶的正常通信。為此，非授權(quán)用戶必須控制其發(fā)射功率，避免給其他授權(quán)用戶造成干擾。功率控制算法在經(jīng)典的“注水”算法的基礎(chǔ)上，有一系列的派生算法。這些算法追求的是功率控制的完備性和收斂性，既要不造成干擾又要使認(rèn)知無(wú)線電有較好的通過(guò)率，且達(dá)到實(shí)時(shí)性的要求。事實(shí)上功率控制算法和子載波分配算法是密不可分的。這是因?yàn)樵谂袛嗄匙虞d波是否可以使用時(shí)，就要對(duì)其歷史(授權(quán)狀況)和現(xiàn)狀(空間距離、衰落)做出判斷，同時(shí)還需要計(jì)算出可分配的功率大小。

　　(3) 復(fù)合自適應(yīng)傳輸技術(shù)

　　該技術(shù)將OFDM和認(rèn)知無(wú)線電思想以及一系列自適應(yīng)傳輸技術(shù)結(jié)合，從而達(dá)到無(wú)線電資源的合理分配和充分利用。為了尋求保證服務(wù)質(zhì)量和通過(guò)率下的工作狀態(tài)，需綜合應(yīng)用動(dòng)態(tài)子載波分配技術(shù)、自適應(yīng)子載波的功率分配技術(shù)、自適應(yīng)調(diào)制解調(diào)技術(shù)以及自適應(yīng)編碼技術(shù)等一系列自適應(yīng)技術(shù)，形成優(yōu)化的自適應(yīng)算法。根據(jù)子載波的干擾溫度，通過(guò)自適應(yīng)地調(diào)整通信終端的工作參數(shù)，從而達(dá)到工作狀態(tài)。設(shè)計(jì)合理的自適應(yīng)傳輸技術(shù)可以大幅提高頻譜資源利用率和通信性能。

　　4.3 認(rèn)知無(wú)線電下的頻譜管理

　　具有認(rèn)知無(wú)線電功能的無(wú)線用戶在非授權(quán)狀況下使用頻率，必將引起無(wú)線電管理部門的注意，并且必定會(huì)力求將這種對(duì)頻率的使用納入其管理之下。從提高頻譜利用效率的角度出發(fā)，不應(yīng)該壓制基于認(rèn)知功能的非授權(quán)頻譜使用。好的解決方法是改變頻譜管理思想和頻譜管理規(guī)則，使其適應(yīng)用戶的需求和技術(shù)的發(fā)展。

　　有研究者提出對(duì)頻譜劃分的新設(shè)想：依照頻譜應(yīng)用狀況以及干擾的影響，對(duì)頻譜劃分3個(gè)等級(jí)：嚴(yán)格分配管理(不可干擾)、在一定程度上可供非授權(quán)使用(可有一定干擾)、無(wú)限制的非授權(quán)使用。在現(xiàn)階段，絕大多數(shù)頻譜為等級(jí)，即按照嚴(yán)格分配來(lái)進(jìn)行管理，因而頻譜利用率較低。新的頻譜管理思想和規(guī)則應(yīng)該使等級(jí)頻譜所占的范圍縮小，第二和第三等級(jí)頻譜所占的范圍擴(kuò)大，以此來(lái)提高頻譜利用率。這樣將頻譜分為3部分，部分非授權(quán)用戶不可占用，第二部分可適當(dāng)占用，第三部分可以不受限制占用。第二和第三部分是認(rèn)知無(wú)線電可利用的頻譜。目前各種基于認(rèn)知無(wú)線電的頻譜管理思想和管理規(guī)則仍在研究之中。

　　5 結(jié)束語(yǔ)

　　CR技術(shù)是繼軟件無(wú)線電(SDR)之后無(wú)線通信技術(shù)的“下一件大事”(Next Big Thing)，受到人們的極大關(guān)注，目前對(duì)于它的研究還處于初始階段，但在無(wú)線通信領(lǐng)域的發(fā)展前景十分誘人。雖然CR技術(shù)具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，但是其技術(shù)遠(yuǎn)不夠成熟，還有很多難題需要解決，作者認(rèn)為今后的研究工作應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注以下方面：

　　由于cR是動(dòng)態(tài)的利用頻譜，所以加強(qiáng)CR的靈活性十分必要，將多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)引入CR技術(shù)中，可以有效地提高CR頻譜利用的靈活性“”；CR技術(shù)的協(xié)議很不完善，需要設(shè)計(jì)專門的協(xié)議，比如說(shuō)設(shè)計(jì)專門的路由協(xié)議用于流量控制和擁塞控制，特別是跨層協(xié)議的設(shè)計(jì)；另外CR技術(shù)需要強(qiáng)大的重配置能力，重配置能力是指在傳輸過(guò)程中無(wú)需修改硬件部分就能調(diào)節(jié)工作參數(shù)，這種能力使得cR可以很容易地適應(yīng)動(dòng)態(tài)的無(wú)線環(huán)境，但是目前的硬件技術(shù)還滿足不了這種需求。