認知無線電（Cognitive Radio，CR）的學習能力是使它從概念走向?qū)嶋H應用的真正原因。有了足夠的人工智能，它就可能通過吸取過去的經(jīng)驗來對實際的情況進行實時響應，過去的經(jīng)驗包括對死區(qū)、干擾和使用模式等的了解。這樣，CR有可能賦予無線電設備根據(jù)頻帶可用性、位置和過去的經(jīng)驗來自主確定采用哪個頻帶的功能。隨著許多CR相關研究的展開，對CR技術存在多種不同的認識。最典型的一類是圍繞Mitola博士提出的基于機器學習和模式推理的認知循環(huán)模型來展開研究，他們強調(diào)軟件定義無線電（Software Defined Radio，SDR）是CR實現(xiàn)的理想平臺。

　　認知無線電的應用有哪些_民用領域

　　1、在WRAN中的應用

　　IEEE已于2004年10月正式成立IEEE 802.22工作組——無線區(qū)域網(wǎng)絡（WRAN）工作組，2007年下半年完成標準化工作。IEEE 802.22的核心技術就是CR技術，其目的是研究基于認知無線電的物理層、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/超高頻頻帶（北美54～862 MHz）的頻率用作寬帶接入頻段。依據(jù)IEEE 802.22功能需求標準，WRAN空中接口面臨的主要挑戰(zhàn)是靈活性和自適應性。此外，相比別的IEEE標準，IEEE 802.22空中接口的共存問題也很關鍵，如偵聽門限、響應時間等多種機制還需要做大量的研究。

　　2、 在Ad Hoc網(wǎng)絡中的應用

　　當認知無線電技術應用于低功耗多跳Ad Hoc網(wǎng)絡中時，需要新的MAC協(xié)議和路由協(xié)議支持分布式頻率共享系統(tǒng)的實現(xiàn)。一般的多跳Ad Hoc網(wǎng)絡在發(fā)送數(shù)據(jù)包時需要預先確定通信路由，采用CR技術后，因來自周圍無線系統(tǒng)的干擾波動較大，需要不斷地更改路由。因此，用于Ad Hoc網(wǎng)絡中的傳統(tǒng)路由技術不再適用。針對這種情況，有研究者提出了采用空時塊碼（Space Time Block Code， STBC）分布式自動重傳請求（Automatic Repeat request， ARQ）技術，利用包的重傳來代替路由技術，該方法可根據(jù)周圍的環(huán)境，避開干擾區(qū)域自適應選擇路由。

　　此外，由于網(wǎng)絡路由協(xié)議的最優(yōu)選擇很大程度上依賴于物理層環(huán)境（如移動性、傳播路徑等）的變化和應用的需求（如QoS）等，而在Ad Hoc認知無線電網(wǎng)絡中，多種業(yè)務的QoS需求的變化要比網(wǎng)絡拓撲的變化還要快。因此，有必要研究次優(yōu)化路由協(xié)議，以保證長期的網(wǎng)絡性能優(yōu)化。

　　3、在UWB中的應用

　　最初將CR技術應用于UWB系統(tǒng)中，即認知UWB無線電技術的提出是為了實現(xiàn)直接序列超寬帶（Direct Sequence UWB， DS-UWB）和多頻帶正交頻分復用（Multiband Orthogonal Frequency Division Multiplexing， MB-OFDM）兩種UWB標準的互通，以及解決IEEE 802.15.3a物理層DS-UWB和MB-OFDM兩種可選技術標準競爭陷入僵局的問題。

　　由于UWB系統(tǒng)與傳統(tǒng)窄帶系統(tǒng)之間存在著不可避免的干擾，將CR技術與UWB技術相結合以解決干擾問題，已成為近幾年研究的熱點，尤其是對UWB系統(tǒng)中基于CR的合作共存算法的研究較多。一個有效的方法是考慮將CR機制嵌入到UWB系統(tǒng)中。如以跳時-脈沖位置調(diào)制（Time Hopping-pulse Position Modulation， TH-PPM）為例，通過預先檢測到的干擾頻率，并相應選擇合適的跳時序列，可將UWB系統(tǒng)與傳統(tǒng)窄帶系統(tǒng)間的干擾減至最小。

　　4、在WLAN中的應用

　　具有認知功能的無線局域網(wǎng)（WLAN）可通過接入點對頻譜的不間斷掃描，從而識別出可能的干擾信號，并結合對其它信道通信環(huán)境和質(zhì)量的認知，自適應地選擇最佳的通信信道。另外，具有認知功能的接入點，在不間斷進行正常通信業(yè)務的同時，通過認知模塊對其工作的頻段以及更寬的頻段進行掃描分析，從而可盡快地發(fā)現(xiàn)非法惡意攻擊終端。這樣的技術應用在其它類型的寬帶無線通信網(wǎng)絡中也會進一步提高系統(tǒng)的性能和安全性。

　　但是，盡管認知無線電的智能性得到很多的認可，實際上還是存在很多否定意見。

　　5、在網(wǎng)狀（Mesh）網(wǎng)中的應用

　　認知Mesh網(wǎng)絡是近幾年出現(xiàn)的全新的網(wǎng)絡結構，它具有無線多跳的網(wǎng)絡拓撲結構，通過中繼的方式有效地擴展網(wǎng)絡覆蓋范圍。由于微波頻段受限于視距傳輸，基于認知無線電技術的Mesh網(wǎng)絡將有利于在微波頻段實現(xiàn)頻譜的開放接入。

　　6、在多入多出（MIMO）系統(tǒng)中的應用

　　在無線通信許多新的研究熱點中，都有認知無線電可應用的場合。認知MIMO技術可顯著地提高無線通信系統(tǒng)的頻譜效率，這是認知無線電技術的主要目標，故將MIMO技術引入到認知無線電系統(tǒng)中，將能提供載波頻率和復用增益的雙重靈活性。

　　值得關注的是，認知無線電技術不但引起了學術界的相當關注，工業(yè)界對如何將其應用于實際通信系統(tǒng)也產(chǎn)生了濃厚的興趣。墨爾本的Adapt4LLC公司在2006年2月宣布已開發(fā)出是世界最早的商用CR系統(tǒng)XG1，該系統(tǒng)取得美國FCC的認證，可以在一些授權頻段未使用的情況下使用該頻段進行通信。關于認知無線電在未來多媒體移動通信中的應用，文獻從多個方面進行了詳細的分析與論述，在此不再贅述。

　　認知無線電的應用有哪些_軍事領域

　　1、認知無線電在軍事領域發(fā)揮的作用

　?。?）提高通信系統(tǒng)容量

　　無線頻譜資源短缺的問題，不僅在民用領域比較突出，在軍用領域也是如此。尤其是在現(xiàn)代戰(zhàn)爭條件下，多種電子設備在有限的地域內(nèi)密集開設，將使得頻譜資源異常緊張。而且，隨著民用無線電設備的更新?lián)Q代和用戶數(shù)量的急劇增加，對頻譜的需求也越來越多。有一些國家的一些組織已經(jīng)申請將部分軍用頻譜劃歸民用。這一動向無疑將更進一步加劇了軍用無線電頻譜資源短缺的問題。而CR能夠動態(tài)利用頻譜資源，理論上可使頻譜利用率提高數(shù)十倍。因此，即使是部分采用CR，也能較大幅度提高整個通信系統(tǒng)的容量。

　?。?）提高頻譜管理效率

　　戰(zhàn)場頻譜管理是一個非常重要的課題，各國軍方都非常重視這一問題的研究。然而，目前基本都采用固定頻率分配的形式進行戰(zhàn)場頻譜分配。從實戰(zhàn)情況來看，這種方案是不完全成功的。一方面，這種分配方案不但導致頻譜資源利用率較低，而且容易導致系統(tǒng)內(nèi)部或者友軍之間互相產(chǎn)生電磁干擾；另一方面，這種分配方案需要在戰(zhàn)斗開始前花費大量的時間進行頻譜規(guī)劃；此外，通信頻率一旦確定，在戰(zhàn)斗狀態(tài)下，無論發(fā)生什么情況都無法更改。因此，在戰(zhàn)場形勢瞬息萬變的現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，固定頻譜分配方案容易貽誤戰(zhàn)機。CR能夠?qū)λ巺^(qū)域的戰(zhàn)場電磁環(huán)境進行感知，對所需帶寬和頻譜的有效性進行自動檢測。因此，借助CR可以快速完成頻譜資源的分配，在通信過程中還可以自動調(diào)整通信頻率。不僅提高了組網(wǎng)的速度，而且提高了整個通信系統(tǒng)的電磁兼容能力。

　?。?）提供電子對抗能力

　　電子對抗的傳統(tǒng)做法是首先通過戰(zhàn)場無線電檢測，偵察戰(zhàn)場電子環(huán)境，然后將偵察到的情況通過戰(zhàn)役通信網(wǎng)傳達給電子對抗部隊，由擔任電子對抗任務的部隊實施干擾。這種方式不僅需要大量的人力物力，而且需要擔任電磁環(huán)境偵察和電子對抗的部隊密切配合。因此，從偵察到實施干擾的周期較長，容易貽誤戰(zhàn)機。CR通過感知戰(zhàn)場電磁頻譜特性，能夠快速、準確地進行敵我識別?？梢砸贿呥M行電磁頻譜偵察，一邊快速釋放或躲避干擾，實現(xiàn)傳統(tǒng)無線電所不具備的電子對抗能力。

　?。?）增強系統(tǒng)互聯(lián)互通能力

　　目前，各軍兵種裝備了數(shù)量眾多、型號各異的電臺。這些電臺工作頻率、發(fā)射功率、調(diào)制方式等各不相同，無法實現(xiàn)互聯(lián)互通，已成為制約三軍聯(lián)合作戰(zhàn)的一個重要因素。CR能夠覆蓋很寬的頻段，并且用軟件來實現(xiàn)信號的基帶處理、中頻調(diào)制以及產(chǎn)生射頻信號波形。通過自主加載不同的軟件就可以使得一部CR技能與短波電臺通信，也能與超短波電臺通信，甚至能夠與衛(wèi)星通信。正是因為CR能夠自主學習網(wǎng)絡的通信協(xié)議和服務，從而能從根本上提高系統(tǒng)的互操作性和互聯(lián)互通能力。

　　除了以上功能和優(yōu)點外，CR還提供定位及環(huán)境感知功能，具有不易受民用無線電干擾、組網(wǎng)快捷等優(yōu)點，這些都是傳統(tǒng)無線電無法替代的優(yōu)勢所在。

　　2、認知無線電在軍事領域的應用

　　基于在軍事領域具有的功能和優(yōu)點，認知無線電在軍事領域有著廣泛的應用前景，最重要的兩項軍事應用領域是頻譜管理和抗干擾通信。

　　（1）頻譜管理

　　美國聯(lián)邦通信委員會把它看成是可能對頻譜沖突產(chǎn)生重大影響的少數(shù)幾種技術之一，而美國軍方則因為它們在頻譜規(guī)范方面面臨著巨大的難題，所以也對認知無線電十分感興趣。無論是進行軍事演習和聯(lián)合作戰(zhàn)，或是在國內(nèi)進行培訓，軍方都遇到有關頻率分配的巨大問題。有了認知無線電技術，軍方將不再局限于一個動態(tài)的頻率規(guī)劃，而是可以從根本上適應需求的變化。

　　為此，美國國防部提出下一代無線通信（XG）項目，初期投資1700萬美元。該項目將研制和開放頻譜捷變無線電（Spectrum Agile Radio），這些無線電臺在使用法規(guī)的范圍內(nèi)，可以動態(tài)自適應變化的無線環(huán)境。XG項目的承包商雷聲公司稱，在不干擾其它無線電臺正常工作的前提下，該項目可使目前的頻譜利用率提高10～20倍。雷聲公司在該研究中采用的就是認知無線電技術。目前正計劃在實際環(huán)境中對其進行驗證，并為XG技術向軍事和潛在的商業(yè)應用移植作準備。 　　靜態(tài)的、集中的頻譜分配策略已不能滿足靈活多變的現(xiàn)代戰(zhàn)爭的要求。未來通信的頻譜管理應該是動態(tài)的、集中與分布相結合的，每一部電臺都將具有無線電信號感知功能（偵察功能）。軍用認知無線電如能將通信與偵察集成到一部電臺里，那么組成的通信網(wǎng)絡就具有很多的感知節(jié)點和通信節(jié)點。軍用認知無線電臺還可以使軍方根據(jù)頻譜管理中心分配的頻率資源與感知的頻率環(huán)境來確定通信策略，而頻譜管理中心還可以從軍用認知無線電臺獲取各地區(qū)的頻譜利用及受擾信息。這樣就形成了集中與分布式相結合的動態(tài)頻譜管理模式，使得部署更加方便。

　?。?）高抗干擾通信

　　在未來的戰(zhàn)場環(huán)境中，抗干擾將是軍事通信的一個重要課題。軍用認知無線電臺將大大提升電臺的抗干擾水平。應根據(jù)頻譜感知、干擾信號特征以及通信業(yè)務的需求選取合適的抗干擾通信策略。比如，進行短報文通信時，可以采用在安靜頻率上進行突發(fā)通信的方式；當敵方采用跟蹤式干擾時，可采用變速調(diào)頻等干擾策略。