策略是造成頻譜資源緊缺的重要原因之一。現有頻譜管理機構主要采用固定分配頻譜的方法，將無線頻譜分配給不同的無線通信系統，即將某一無線頻譜塊固定指派給某一特定的無線接入網絡，這些頻譜塊大小固定，相互之間間隔一定大小的保護頻段，分配給具有執照資格的不同運營商使用到一定的期限，期滿后再重新指派。固定分配方式下頻譜管理非常簡單，但是整體的頻譜利用率卻相對低下，不適應無線多媒體應用的高速發展。

　　在采用固定方式劃分的頻譜當中，某些頻帶在大部分時間未被占用，還有些頻帶只有部分頻率被占用，而剩下的頻帶卻被過負載使用，前兩類低效利用的頻譜被稱之為頻譜洞（spectrum hole）。文獻對頻譜洞的定義為：在管理機構指派給主用戶（primary user）的頻譜中，某時某地未被主用戶使用的頻率。在不對主用戶系統產生不可忍受干擾的前提下，允許未授權（unlicensed）系統中的次用戶（secondary user）利用頻譜洞進行接入和通信。認知無線電技術使得上述對頻譜洞的二次利用（secondary use）成為可能，由此被認為是解決無線頻譜緊缺問題的方法之一。認知無線電系統的用戶具有感知周圍環境的能力，通過感知周圍的頻譜使用情況，檢測主用戶是否占用或釋放頻譜洞，可以智能地調整接入的頻譜范圍，在不對主用戶系統產生不可忍受干擾的前提下，使用原來低效利用的頻譜資源，從而使得整體的頻譜利用率得到提高。

　　認知無線電（Cognitive Radio）這個術語首先是Joseph Mitola 在軟件無線電概念的基礎上提出的。1999 年Mitola 在他的博士論文中描述了一個認知無線電系統，通過無線知識描述語言（RKRL）來加強個人無線服務的靈活性，對認知無線電進行擴展，并給出了令人感興趣的跨學科的認知無線電的概念總結。美國聯邦通信委員會（FCC）2002 年發布的頻譜政策特別工作組（SPTF） 報告，對頻譜資源的使用政策具有深遠的影響。報告設定了認知無線電工作組，并于2003 年5 月在華盛頓成立，隨后在2004 年3 月在美國拉斯維加斯召開了一個認知無線電的學術會議，標志著認知無線電技術正式起步。學術界也行動起來，著名通信理論專家Simon Hakin 在2005年2月JSAC in Communications 上發表了關于認知無線電的綜述性文章“Cognitive radio:brainempowered wireless communications”，開始了國際性的認知無線電技術研究。隨后Berkeley、Virginia、Stevens等大學研究所和軟件無線電（SDR） 論壇等研究組織紛紛展開研究，Rutgers 大學Winlab實驗室進行了認知無線電平臺的開發。Berkeley 大學提出了一種認知無線電網絡層次結構，考慮了結構底下兩層與普通的開放系統互連（OSI）模型的不同之處。美國國防部 （DARPA）的XG 計劃將研制以認知無線電為核心的系統方法和關鍵技術，以實現動態頻譜接入和共享。XG 稱其論證的頻譜效率可使目前的頻譜利用率提高10～20 倍。Intel、Qualcomm、Philips、Nokia 等公司也已經開始著手進行民用認知無線電系統技術的研究。近兩年國際上召開了兩個重要的有關認知無線電技術和動態信道分配的會議，分別是：2004 年10 月份在 Washington 召開的“Cognitive Radios Conference”，會議的主要議題包括：緊急的商業和軍事需求和機會，對于認知無線電的頻譜政策——軍事和商業要求，從軟件定義的無線電發展到認知無線電，用于自適應頻譜管理的工具和技術，子系統的研發：智能天線、傳感器和接收機，自適應調制和波形技術；2005 年11 月份召開的動態頻譜接入（DySPAN）會議，會議的主要議題是基于認知無線電的動態頻譜分配和接入技術，會議發表了80 多篇文章。近幾年，國內研究機構也開始關注和跟蹤該技術，包括電子科技大學，清華大學，香港科技大學及西安交通大學等。國家863 計劃基金在2005 年首次支持了認知無線電關鍵技術的研究。目前的研究課題主要集中于認知無線電系統種的合作及跨層設計技術，空間信號檢測和分析及QoS 保證機制等，涉及實驗平臺上的研究較少，還沒有成熟的平臺可供實際測試和驗證。

　　本文主要研究基于GNU Radio 和USRP 實現的認知無線電實驗平臺，實現認知無線電中關鍵的兩部分功能：頻譜檢測和動態接入。Gnuradio 和USRP 是基于PC 的一套開源的軟件無線電開發平臺，這個平臺能快速靈活的設計出終端原型。本文介紹了GNURadio 的實現方式和編程原理；介紹了與作為配套硬件的USRP 的結構組成和功能；并著重對認知無線電功能在這個平臺上的實現進行了研究，主要實現的研究目標有：（1）實現大范圍的頻譜的能量檢測，檢測出空閑的頻段并作統計決策。（2）實現對干擾信號能量的快速檢測和反應。（3）具有靈活快速的動態接入功能，實現動態接入和傳輸的物理層方法。（4）設計MAC 層、網絡層及應用層的實現方法。（5）研究演示系統，并最終測試驗證性能。