基于GNU Radio和USRP的认知无线电平台研究
认知无线电最早是由Joseph Mitola 博士在1999 年提出的[15]。他描述了认知无线电怎样通过一种"无线电知识描述语言"（RKRL）的新语言来提高个人无线业务的灵活性。但是随着无线电技术的高速发展，到现在，认知无线电的研究和应用已经不局限在最早的范畴当中。在各个方向、领域的研究人员从各自的角度提出了认知无线电的定义和内涵。
（1）Mitola 的初始定义
Mitola在2000 年瑞典皇家科学院的博士论文答辩中，提出了这样的观点。他认为："认知无线电这个术语确定了这样一个观点，在无线资源和相关的计算机与计算机之间通信方面，无线个人数字助理(Personal DigitalAssistant，PDA)和相关的网络具有足够的计算智能，包括检测用户的通信需求作为使用环境的函数以及提供最符合这些需求的无线资源和服务。"
为了实现认知无线电与外界环境良好的交互功能，Joseph Mitola 博士在论文中提出了认知环的思想，如图2-3 所示。
外界激励作为一种干扰进入认知无线电系统，并被分配到认知环中等待响应。认知无线电系统不断地经历观察（observe），定位(orient)，计划(plan)，决定(decide)与执行(act)五种状态。其中每种状态都要涉及到人工智能学习(learn)。
在观察阶段，认知无线电也通过读取测位、温度等传感器来推断用户的前后通信环境。认知无线电可通过决定外界刺激的优先级来对自己进行定位，比如，动力故障能够直接引起执行阶段的反应，在图中是以"立即"表示。通常情况下，认知无线电会对输入信息产生计划，在图中是以"正常"表示。在判决阶段，认知无线电在将从候选计划中做出最合适的选择，在执行阶段触动选中的程序。学习以观察和决定阶段的功能函数，比如，将目前和先前的内部状态与期望值进行比较，认知无线电就能够知道现在通信模型的有效性。
（2）Simon Haykin 从信号处理角度提出的定义
SimonHaykin 教授结合Mitola 博士对认知无线电的解释，在一篇名为"ConitiveRadio：Brain-Empowered WirelessCommunications"的文章里，给出了认知无线电一种新的定义："认知无线电是一个智能无线通信系统。它能够感知外界环境，并使用人工智能技术从环境中学习，通过实时改变某些操作参数(比如传输功率、载波频率和调制技术等)，使其内部状态适应接收到的无线信号的统计性变化，从而实现在任何时间任何地点的高度可靠通信以及对频谱资源的有效利用"。图2-4 是基于Simon Haykin理论上的认知环结构：
主要包括了三部分的内容：
a.无线频谱探测；
b.信道状态估计与预测；
c.发射功率控制与频谱管理。
（3）美国联邦通信委员会FCC 从频谱管理角度提出的定义
现在由于通信系统对频谱资源需求的不断地增加，频谱资源利用日益明显。美国联邦通信委员会充分注意到这一点情况，开始重新思考新的频谱资源管理政策，并在2003年5 月的认知无线电研讨会上，讨论了利用认知无线电技术实现灵活频谱利用的相关技术问题。
FCC对认知无线电做出了相对狭隘的一个定义："认知无线电是指能够通过与工作环境的交互，改变发射机参数的无线电设备。认知无线电的主体可能是软件定义无线电(Software Defined Radio，SDR)，但既没有软件也没有现场可编程的要求。"
FCC认为，实现认知无线电需要高度的灵活性来适应快变的信道质量和干扰环境。在报告中，FCC 进一步描述了认知无线电五种可能应用领域：
a.在低人口密度和低频谱使用率（如郊区）的区域可以增加发射功率8dB；
b.主用户可以中断的方式向认知无线电用户出租频谱；
c.利用用户的空间和时间特性动态协调频谱共享；
d.促进不同系统间的互操作；
e.利用发射功率控制和环境判决实现多跳射频网络(multi-hop RF network)。
综合比较三种定义可以得知：Mitola的认知概念与现在的技术水平要求相距比较大；FCC 仅仅是从充分利用频谱的角度引入认知无线电；而Simon Haykin 教授的定义较好地整合了数字信号处理、网络、人工智
能和计算机硬件实现等多方面的内容，提出的认知模型也能较好地反映认知无线电的概念和内涵。
2.4 本章小结
结合无线电平台的发展背景介绍软件无线电和认知无线电等方面背景理论知识。介绍了基于软件无线电的认知无线电平台的基本结构和原理。
第三章 基于 GNU Radio 和 USRP 的认知无线电平台
3.1 选择 GNU Radio 和 USRP 作为实验平台的原因
广义上的软件无线电分为三类：
（1）将多种不同制式的设备集成在一起，例如 GSM-CDMA 双模手机。这方式只能在预置的几种制式下切换，要增加对新的制式的支持则意味着