1.2.2 认知无线电
认知无线电是一个非常新的无线电概念，它是软件无线电的最顶端应用，如图1-7所示。
图1-7 认知无线电是软件无线电的发展
1. 认知无线电的定义
定义：认知无线电（Cognitive Radio，CR）是一种智能无线通信系统，它可以感知周围环境并进行学习，利用相应结果调整自己的传输系统，使用最合适的无线资源完成无线传输。
上述定义中的认知，表示在输入激励与输出响应之间的智能状态和处理过程。认知，就是采用理解、学习、综合等方式探索事物的一般性原理。
认知无线电的定义可以概括为：
（1）感知；
（2）智能；
（3）学习：
（4）自适应；
（5）可靠性；
（6）有效性。
认知无线电系统就是具有感知、学习、自适应能力的智能无线电系统；认知无线电可以帮助用户自动选择可靠、有效的方式，进行最经济的无线信号传输。
2. 认知无线电的目标
认知无线电利用频谱空洞，提高频谱利用率，实现自动选择最好、最经济的方式进行无线传输。其主要目标为：
（1）提高无线频谱的利用率；
（2）实现随时随地高度可靠的通信。
认知无线电的核心思想，是使认知用户设备具有发现频谱空洞，并且合理利用频谱空洞的能力，以保证不会对既有用户造成干扰。
随着数字信号处理、网络、机器学习、计算机软硬件等技术的飞速发展，认知无线电的实现已经成为可能。
3. 认知无线电的能力
为了实现认知无线电的目标，认知无线电需要具有以下能力：
（1）认知能力，即捕获或感知来自无线环境的信息的能力。这是一种智能，也是认知无线电与软件无线电的区别所在。
（2）可重配置能力。认知无线电使无线设备可以在不改变硬件的条件下，根据无线环境动态地改变自身系统结构与参数（如频率、功率、调制、协议等）。这也是软件无线电所具有的能力。
认知能力是一种复杂的智能，它包括如何获得无线环境在空间域和时间域上的随机变化情况。
通过认知能力，认知用户可以确定在特定时间和空间的频谱中未被使用的部分，从而可以根据这个信息选择最好的频段和合适的传输参数，使得认知用户的介入不会对既有用户形成干扰。
4. 认知任务的完成
认知任务的完成需要数字信号处理与机器学习过程的有机结合。认知任务可以分为三个部分：
（1）无线环境分析，具体包括：分析无线环境；检测频谱空洞。
（2）信道状态估计，具体包括：估计信道状态；预测信道容量。
（3）传输参数控制，具体包括：确定传输功率；确定数据速率；选择传输模式；选择传输带宽。
例1-7 认知任务介绍。
解 如图1-8所示，为了完成认知任务，需要经过以下过程：
图1-8 认知任务介绍
（1）认知用户系统的接收机需要进行无线环境分析，通过感知无线信道，估计无线环境状态，检测频谱空洞。
（2）认知用户系统的接收机需要进行信道状态估计，检测信道容量，并根据信道估计的结果，通知发射机进行参数控制。
（3）发射机根据接收机得到的信道状态，确定介入频率、发射功率、传输模式、传输带宽等。
当这些任务完成之后，就可以实现通信。
从上述示例可以看出，在完成认知任务过程中，发射机的认知模块需要与接收机中的认知模块协调工作。这个过程需要在发射机与接收机之间建立反馈通道。因此，认知无线电也是一种反馈通信系统。