认知无线电有多种不同的定义和概念模型以及不同的体系架构 。Berkeley大学提出的一种认知无线电网络层次结构如图6所示，考虑了结构底下两层与普通的开放系统互连(OSI)模型的不同之处 。该模型只考虑了波形感知、频谱感知、网络感知、状态感知，没有考虑到地理位置感知、本地可用业务感知、用户需求感知、语言感知 。总的来说，认知无线电是一个智能的无线通信系统，目前对它的研究主要集中在物理层和媒体访问控制(MAC)层 。认知无线电能感知四周无线环境，通过对环境的理解、主动学习以实现在特定的无线操作参数上(如功率、载波调制和编码等方案)实时改变和调整内部状态，适应外部无线环境的变化，达到通信系统性能最优化的目的 。认知无线电具有在不影响其他授权用户的前提下智能地利用大量空闲频谱并且随时随地提高可靠性的通信的潜能 。信号处理，人工智能、软件无线电、频率捷变、功率控制等技术的迅猛发展，为认知无线电实现上述非凡性能提供了条件 。
近两年国际上召开了两个重要的有关认知无线电技术和动态信道分配的会议，分别是：2004年10月份在Washington召开的“Cognitive Radios Conference”，会议的主要议题包括：紧急的商业和军事需求和机会，对于认知无线电的频谱政策——军事和商业要求，从软件定义的无线电发展到认知无线电，用于自适应频谱治理的工具和技术，子系统的研发：智能天线、传感器和接收机，自适应调制和波形技术；2005年11月份召开的动态频谱接入(DySPAN)会议，会议的主要议题是基于认知无线电的动态频谱分配和接入技术，会议发表了80多篇文章 。
2.2认知无线电的基本功能
;从认知无线电的定义中，我们不难发现6个要害字眼：感知、智能、学习、自适应性、可靠性、效率 。认知无线电的感知能力涵盖了很多方面，包括波形感知、频谱感知、网络感知、地理位置感知、本地可用业务感知、用户需求感知、语言感知、状态感知、安全策略感知等等，其中频谱感知是目前人们最为关注的方面 。认知无线电最大的特点在于智能性，也是它与普通软件定义无线电最大的不同 。认知无线电是一个目标驱动的框架结构，对于事件响应都按照计划、决定、实施的顺序执行 。
认知无线电可以自动观察无线电环境、分析信息内容、评估选择、产生计划、监控服务，通过基于模型的推理来获得特定能力 。认知无线电还能够从错误中进行学习，包括一些有指导和无指导的机械学习形式 。这种观察、思考、行动的循环的工作过程不同于今天的手机——只能在用户设定的频率上交换数据和执行网络的指令 。
因此，认知无线电不仅需要具备可编程性的软件无线电平台，还要包括强健的计算机模型、用户模型、网络模型和射频传输环境 。
一般来说认知无线电系统必须具备以下基本功能：
(1)对无线环境的场景分析，包括空间电磁环境中干扰温度的估计和频谱空穴的检测 。
(2)信道状态估计及其容量猜测，主要有信道状态信息的估计、信道容量的猜测 。
(3)功率控制和动态频谱治理 。
认知无线电通过空间的射频激励来分析电磁环境，寻找满足干扰温度(IT)要求的频段，假如该频段的信道状况能满足通信所要达到的要求条件，则向网络发送无线资源分配的请求，在获取资源后，就开始启动通信过程 。
通信过程中，避免对正在使用信道的法定授权用户，即主用户(PU)，的干扰是对认知无线电技术最基本的要求 。作为次级用户(SU)只能利用PU未使用的频段，一旦发现主用户要使用该频段时，认知无线电要在规定的时间内让出该频段而切换到其他未使用的空白频段，这样既避免了对主用户产生干扰，也不会中断认知无线电的通信过程 。但认知无线电也要避免过于频繁地切换频段，因为频繁地切换频段会导致次级用户的服务质量(QoS)得不到保证，也降低了频谱的利用率 。另外通过引入人工智能、信号处理等技术，未来认知无线电的应用将不仅仅是单纯的频谱检测，可能会扩展到整个系统性能的感知，将使得未来无线通信系统更加智能化、人性化 。
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