认知无线电研究背景意义与现状
1 认知无线电的产生背景
2 认知无线电的产生
3 认知无线电技术的国内外研究现状
4 认知无线电频谱感知技术的研究意义
5 认知无线电技术研究的主要任务
1 认知无线电的产生背景
随着无线通信技术的飞速发展，无线用户的数量急剧增加，可用频谱资源变得越来越稀缺。当今绝大多数频谱资源都是采用固定的分配模式，由专门的频率管理部门分配给特定的授权用户使用。而对于另外一些非授权用户的通信需求，如无线局域网(Wireless Local Area Network，WLAN)、无线个域网(Wireless Personal Area Network，WPAN)等，由于其近几年发展迅速，导致这些网络所工作的非授权频段逐渐趋向饱和。据美国研究结果指出，现有的频谱管理与分配策略是造成频谱资源紧缺的重要原因之一，导致某些网络频谱资源相对较少但其承载的业务量很大，而相当多的已授权的频谱并没得到充分的使用。美国联邦通信委员会(Federal Communications Commission, FCC)在2002年出版的报告中指出，已分配的频谱利用率为15,,85,，已经分配的3GHz以下的频谱资源中多达70,未被充分利用。一项中国移动的研究表明，大多数频段利用率不到5%，密集城区一周频段占用度的测试结果显示，占用度较高的频率主要集中410-954MHz频段，GSM下行频段占用度最高，广播频段、集群系统下行和ISM频段次之，其他频段的占用度则极低。其中GSM频段资源块的占用度明显高于广播频段。GSM频段占用度大于0.1的资源块约占总数的62%，广播频段占用度大于0.1的约8%。
[15] 图1 频谱利用情况调查分析
由此可以看出:频谱资源实际上是很充裕的，频谱的缺乏主要是由于静态(固定)的频谱分配体制而不是频谱资源本身的缺乏。这种在空域、时域和频域中出现的可以被利用的频谱资源被称为“频谱空穴(Spectrum Holes)”。对此开发一种新的更优化的频谱资源利用方法变得十分重要。
2 认知无线电的产生
基于以上的现状，为了解决频谱资源运用匮乏的问题，基本思路就是尽量提高现有频谱的利用率。
通过对静态频谱资源分配体制问题研究，人们开始考虑是否可以允许没有频谱使用许可权的用户在对法定用户不产生任何干扰的情况下按照“伺机”的方式工作在已授权的频段内。这种创新大胆的思路对解决现有频谱资源缺乏的问题很有意义，后来这个概念就被称作认知无线电。
认知无线电(Cognitive Radio)的概念是由MITRE公司顾问、瑞典皇家技术学
院博士生Joseph.Mitola和GERALD Q. MAGUIRE, JR教授于1999年8月在IEEE Personal Communications杂志上首次提出的。
随着概念的提出，FCC于2004年5月颁布了TV频带的NPRM(Notice of Proposed
Rule Making)，同年9月批准了IEEE(SA标准委员会IEEE 802(22的项目授权请
[1]求(PAR) 。这作为认知无限电由概念到实现的首个标准，主要任务是为没有
VHF/UHF(Very High Frequency/Ultra High Frequency)频谱使用许可的设备制定基于认知无线电的物理(PHY)层和媒体访问控制(MAC)层空间接口标准，以使这些设备能够工作于VHF/UHF频段而不对电视广播业务产生干扰，其在认知无限电技术的演变过程中有着非常重要的意思。
认知无线电(CR)也被称为智能无线电，从广义上来说是指无线终端具备足够的智能或者认知能力，通过对周围无线环境的历史和当前状况进行检测、分析、学习、推理和规划，利用相应结果调整自己的传输参数，使用最适合的无线资源(包括频率、调制方式、发射功率等)完成无线传输。认知无线电应该具备以
[2]下两个主要特征:(1)认知能力，认知能力使CR能够从其工作的无线环境中捕获或者感知信息，从而可以标识特定时间和空间的未使用频谱资源(也称为频谱空洞)，并选择最适当的频谱和工作参数。(2)重构能力，重构能力使得CR设备可以根据无线环境动态编程，从而允许CR设备采用不同的无线传输技术收发数据。可以重构的参数包括:工作频率、调制方式、发射功率和通信协议等。
总之，认知无线电的核心思想是认知无线电具有学习能力，能与周围环境交互信息，以感知和利用在该空间的频谱空穴，并限制和降低冲突的发生。但由于认知无线电的相关研究才刚刚起步，相关的研究还没有成熟，导致了有各种不同的解决观点。主要的观点有:
(1)Mitola的观点
瑞典皇家理工学院的Joseph Mitola 博士认为，软件是实现认知无线电的理想平台。认知无线电的认识强调其学习和推理能力，认为认知无线电系统能够通过学习不断感知无线环境的变化，并通过自适应地调整自身内部的通信机理来适应无线环境的变化。图2为Maryland大学的Thomas博士提供的认知无线电网
[14]络模型。
射频政策
事实知识库推理引擎
观察感知配置
CR应用编程接口
学习引擎哦软件定义无线电
[14]图2 Thomas对认知无线电模型的认识
(2)FCC的观点
FCC认为，认知无线电是通过无线电设备根据与它的操作环境进行交互而改变其传输参数而实现的过程。软件只可能是作为定义无线电，没有要求实时可编程的要求。
(3)Simon Haykin的观点
Simon Haykin 博士结合Mitola博士与FCC的观点，重新解释了认知无线电，他认为:“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，并使用比如传输功率、载波频率人工智能技术从环境中学习，通过实时改变某些参数(
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，以达到任何时间任何地点的高度可靠通信和对频谱资源有效利用的目的。”如图3所示。
Simon Haykin的定义较好的兼顾了数字信号处理、网络、人工智能和计算机软
硬件的实现，在该定义的基础上提出的认知环模型也能较好地反映认知无线电的概念和内涵。
无线环境
射频信号
发射信号
无线频谱
探测
干扰发射功率控制及信道状态估计
频谱管理与预测量化的信道容量
[3] 图3 Simon Haykin提出的认知环
3 认知无线电技术的国内外研究现状 ? 国外研究现状
1)频谱池(Spectrum Pooling)系统
由德国Karlsruhe大学的F(K(Jondral教授等人提出的频谱池(Spectrum
Pooling)系统是一个基于OFDM的中心控制的动态频谱接入系统。频谱池(Spectrum Pooling)系统通过特殊设计的帧结构执行网络可用频谱资源的感知。 2) DRIVE,Over DRIVE项目
该项目是欧洲环境下提供移动IP服务的项目，其主要目标是:通过公共协调信
道在异构网络间实现动态频谱共享。项目主要研究了两个动态频谱分配方法，即时间动态频谱分配和空间动态频谱分配。
3) E2R项目
作为DRIVE/Over DRIVE 项目的延伸项目，研究通过端到端重配置网络和软件
无线电技术将未来不同类型的无线网络融合起来，为用户、服务提供商、管理者提供更多可选服务的系统。
4) DARPA XG项目
美国国防部高级研究计划署DARPA(Defense Advanced Research Projects Agency)资助的下一代(XG)项目的目标是使得美国军用通信设备可以检测环境变化，根据所处环境的频谱管理政策选择频谱。
项目包括两个方面:一是开发提供择机频谱接入的技术;二是开发通过灵活的政策应用管理无线行为关键方面的长期管理框架。XG针对对等结构adhoc(点对点)网络的通信采用的是完全自由的择机频谱接入。
[3]? 国内研究现状
华为公司从2005年起就关注认知无线电的研究进展:资助相关学术研究，如在北京邮电大学设立一些基金项目，并成为IEEE 802(22和802(16h工作组的成员，并赞助CrownCom2008等与CR有关的会议。
中国移动目前对认知无线电的研究主要包括两个方面:一个方面是对中国的频谱使用情况的测量，并为理论研究提供数据支持。另一个方面是理论方面的研究，包括四个方面:频谱管理策略、系统和协议框架、动态频谱分配机制和频谱感知机制。
国家863计划在2005年就支持了无线电相关研究项目，对关键技术进行研究;并在2008年将认知网络技术列为重点支持项目。
2008年国家自然科学基金在认知无线电领域设立重点项目群，支持3个重点项目，重点解决频谱认知、动态频谱管理和抗干扰等问题。
4 认知无线电频谱感知技术的研究意义
UWB(Ultra Wideband)是一种无载波通信技术，利用纳秒至微微秒间级的非正弦波窄脉冲传输数据。有人称它为无线电领域的一次革命性进展，认为它将成为未来短距离无线通信的主流技术。其具有抗干扰性强，带宽极宽，保密性强，发射功率非常小的特点。UWB技术最基本的工作原理是发送和接收脉冲间隔严格受
控的高斯单周期超短时脉冲，超短时单周期脉冲决定了信号的带宽很宽，接收机直接用一级前端交叉相关器就把脉冲序列转换成基带信号，省去了传统通信设备中的中频级，极大地降低了设备复杂性。
但是，众多研究表明，UWB系统的频谱共享缺乏灵活性，系统间共享缺少针对性，限制了UWB系统性能和频谱利用率的进一步提高。当把认知无线电技术引入到UWB系统后，使得其频谱操作环境得到了很大的改进。使得UWB系统和认知无线电的结合，是未来移动通信发展的方向之一。
当前，认知无线电关键技术的研究主要集中在频谱感知和动态频谱管理两方面。根据FCC的定义，认知无线电的最大特征是能够对无线电环境进行感知。与无线电环境的直接接触只能由系统物理层来完成，因此频谱感知技术主要是一种物理层的信号处理技术。可以说，频谱感知是认知无线电系统中物理层要实现的核心功能。
对此，频谱感知不仅是认知无线电实现的基础，同时也是认知无线电的一大技术挑战，频谱感知的难点和关键点在于:待检测信号的信噪比很低，即使噪声的概率分布已知，但是噪声能量是未知的，而且噪声能量常常是时变的。如何在一定运算复杂度的前提下提高检测的可靠性就成了频谱感知算法研究的热点和难点。对此频谱感知技术的研究对于认知无线电的发展具有重要的意义。
5 认知无线电技术研究的主要任务
一是无线电外部传输场景分析，主要包括干扰温度的估计和频谱空洞的监测。认知无线电技术能够感知并分析特定区域的频段，找出频谱空洞，而且不能对授权用户造成干扰。在不影响现有通信系统的前提下工作，为了在某个地域应用认知无线电技术，最先进行的工作就是对该地无线信道环境的感知，即频谱检测和“空洞”搜寻与判定。
任务之二是信道估计与预测模型，其中包括估计信道信息，预测信道容量。信道估计的结果可用来计算信道容量，用于控制发送端的信号能量，可使用香农法则计算信道容量，但在认知无线电系统中并不直接在发送端传输的信息，CC而是量化，一定的量化率用于反馈发送端，量化比率是预先确定的，所以接收C 机接收的信息量要小于信道容量。在信道容量分析过程中，系统反馈时延的影C
响和高阶马尔可夫模型的使用也是两个值得考虑的问题，一定条件下会影响到通信系统的性能。一般来说，无线系统的传输率是波动的，当其超出一定界限时，就会引起系统的不正常工作，这个界限决定了最大的传输比特率。
具体来讲，认知无线电频谱感知主要实现两大功能:
(1) 检测频谱空洞是否存在。寻找在特定的时间和地理位置没有被授权用户(主用户)信号占用的频谱。如果检测到有这样的空闲频谱，则该频谱就可以作为认知无线电系统传输信号的频谱。
(2) 对于某个认知无线电接收机来讲，即使已经确认了某频段形成频谱空洞，该接收机还需要检测该频谱空洞是否已经被其它认知无线电用户(次用户)信号占用。如果有，则本地认知无线电接收机还需寻找其它的频谱空洞传输信号，以避免和其它次用户同时使用该频谱空洞而产生冲突。
课题研究的背景：初高中学科教学中存在的衔接问题并非基础教育课程出现的新问题。它实际上是知识在人的认知过程中产生、成长、延伸、完善过程中必然产生的矛盾。 新课标下，这种矛盾显得更为突出。高中物理与初中物理相比，在教材内容、教学要求、教学方式、思维层次以及学习方法上都发生了许多变化，如何衔接好初、高中物理教学，是提高高中教学物理教学质量的一个十分重要的问题。学生由初中升入高中将面临许多变化，受这些变化的影响，学生不能尽快地适应高中物理学习，不少初中物理成绩的佼佼者，进入高中后成绩大幅下降。三年一个循环，每每到新一轮的高一，总感到老师“教”起来比高三还费劲，学生学起来更是困难。特别是高一第一次考试后，许多同学看到物理成绩流泪，高一一年结束，一些学生因物理成绩不好而勉强学文的现象，使我这位常年战斗在教学一线并深爱这门学科的老师心里很不安。基于这种现状，我决定研究初中和高中两个阶段影响教学衔接的因素，从而探索出一条有效的解决问题的方法。 课题研究的意义： 1）理论基础与意义：建构主义学习理论对物理教学衔接的指导意义。皮亚杰认为：“结构是在构建中形成的。”换句话说，任何结构都不能与构建相分离。知识结构的形成也是如此，人的认知结构变化的机制主要表现为动态的平衡过程。动态平衡是通过有机体内部两种相反的自我调节行为——同化与顺应来实现的。同化与顺应是对立的又是统一的。说它对立是因为同化让事物服从原来的知识结构，顺应是人认识适应客观事实。统一是由于同化和顺应都是人们认识周围世界、学习新的知识、主观与客观相互作用的过程。同化与顺应这一对矛盾促使人们学习新知识，扩大知识面，并在大脑中建立新的知识结构。因此，教师在教学过程中，帮助学生以旧知识同化新知识，使学生掌握新知识，顺利达到知识的迁移。高中教师应该了解学生在初中已经掌握了哪些知识，并认真分析学生已有的知识；把高中教材研究的问题与初中教材研究的问题在文字表述、研究方法、思维特点等方面进行对比，明确新旧知识之问的联系与差异；选择恰当的教学方法，使学生顺利地利用旧知识来同化新知识。 2）教学实践意义
认知科学的评比 科学在20世纪的发展有两条线索，一条是以物理科学为代表的，如相对论、量子力学以及后来的混沌。物理学在20世纪是科学的样本，可以看看波普尔、卡尔纳普、库恩、查尔默斯等均以物理学为样本建立起自己的科学哲学理论。而另一条则是以包括认知科学在内的"意向性科学"（intentional sciences）为代表的。所谓意向性科学指的是涉及到符号、指称和解释如逻辑、认知科学、神经科学、部分生物学以及计算机科学等。20世纪是个伟大的世纪，以物理学为代表的科学取得了前所未有的成就，在探索宇观和微观世界过程中，物理学将人类理解的水平提高到一个崭新境界。现在看来，物理学关于"极大"和"极小"这两个世界的知识再过100年，人类恐怕也永不完。与此同时，介于这两个极端的宏观世界以及人类自身却遗留下了大量的尚未解决的问题。科学研究需要进行"回采"，解决我们实际面临的种种问题。在新的世纪中，科学研究的背景将逐渐转换到这个新的层面进行作业，也就是说，以"意向性科学"为线索的探究路线将成为科学研究的主要进路。 明尼苏达大学认知科学中心于1999年举办了一次《千年项目》（Millieum Project）活动，目的是评选20世纪认知科学中的100部优秀作品。活动开始到1999年12月1日为止，在下面网站上共收到305部学术著作和一部电影的提名。实际上，这类评选活动在一些重要的时间关口总是层出不穷。说有多么权威似乎谈不上。但同时我们也不能将此类活动完全视为炒作。尤其是关系到某个学科的评比，尽管会有照应不周全之处，但总还是会有一定道理的。 《千年项目》组由以下专家组成，Apostolos Georgopoulos (神经科学)；Jeanette Gundel (通信紊乱)；Paul Johnson (卡尔松学院)；Dan Kersten (心理学)；Chuck Nelson (儿童发育)；Bruce Overmier (心理学)；Herb Pick (儿童发育)；Wade Savage (哲学)；Patty Costello (研究生院代表, 认知科学中心)。以下便是该项目组从305部作品中评选出的100部作品。排在第一位的是影响最大的。 20世纪100部最据影响的认知科学作品： 1、《句法结构》（Syntactic Structures），作者：乔姆斯基（N. Chomsky），The Hague: Mouton）(1957)； 2、《视觉：人类视信息的表征和处理的计算探究》（Vision: A Computational Investigation into the Human Representation and Processing of Visual Information）,作者：马尔（D. Marr）,San Francisco: W. H.
课题研究对我们教学的实际意义 -------课题研究动员会 小课题研究是指教师对教学实践中某个一个具体问题以专题研究的方式探索教育规律的一种研究。小课题的主题比较具体，它深入到学科工作领域内部，是指教学的某一具体问题。在长期的教育教学实践中，教师们面对许多问题，具有研究价值和研究意义。例如，后进生的转化问题，班集体建设问题，提升课堂教学质量问题，学生心理健康教育问题，教师专业成长的问题等。这些问题与日常工作密切相关，研究起来实实在在，有方向，有条件，以小见大，小题大做，既可以发挥教师的特长，又可以使研究成果很快指导自己的教育实践，解决教育过程中的难题，一举多得。因此，开展教师小课题研究能促进教师主动发展；有选择的发展小课题，是教师专业发展的必然选择；是改变教师生活的重在途径；是学校内涵发展的必然产物;是深化课程改革的基本条件。 小课题研究，是以学校教师自身教育教学过程中，需要解决的问题为研究对象，以问题解决、经验总结为研究目标，吸收和运用有利于问题解决的经验、模式和方法，改革育人思路和方法，提高教育教学水平和质量，同时促进教师自身专业发展，全面推进素质教育的研究。开展小课题研究，全面推进素质教育具有重要的意义。 1. 开展小课题研究是深化课堂教学的需要在深化课堂教学改革的过程中，干部教师会遇到很多教育教学方面的问题，小课题研究的立足点就是教师的教育教学实践。教师在实践中反思，在反思
中探索，从而有效解决教学中现实问题。 2. 开展小课题研究是提高校本教研效益的需要在校本教研活动中，如何提高教研活动的实效，一直是学校和教师困惑的问题。学校迫切需要找到一种能落到实处、且有实效的校本教研活动方式。开展小课题研究能够有效的解决教研活动中的许多问题，使校本教研更加贴近教育教学实际，更加有效地服务于教育教学实践，更加有利于教学效率的提高。并且所有的教师都能参与小课题研究，可以有力的促进教师的专业素质不断发展。3. 开展小课题研究是促进教师专业成长的需要由于小课题研究贴近教师、贴近教学，教师在日常教学过程中可以研究、能够研究、愿意研究，其成果介于教育科研与教学反思、教学案例之间，教师容易介入，研究容易深入，成果容易形成。 因此，小课题研究很容易成为教师认识、参与教育科研的奠基石与敲门砖，为教师的专业化成长提供发展的平台。教师参与小课题研究，就会以研究者的心态置身于教学情境之中，以研究者的眼光审视分析教学实践中的各种问题，对自身的教学行为进行反思，对出现的教学问题进行探究，对积累的教学经验进行总结，逐步掌握教学规律、形成教学思想，在实践、探索、反思中提升自己的能力，从而促进教师专业化成长。
认知无线电的发展历程与现状 认知无线电的发展历程与现状 摘要：认知无线电是一种通过与其运行环境交互而改变其发射参数从而提高频谱利用率的新的智能技术，其核心思想是CR具有学习能力，能与周围环境交互 信息，以感知和利用在该空间的可用频谱，并限制和降低冲突的发生，认知无线电就是通过频谱感知(Spectrum Sensing )和系统的智能学习能力，实现动态频谱分配(DSA dynamic spectrum allocation )和频谱共享(Spectrum Shari ng )。本文主要分析认知无线电的起源，认知无线电的关键技术概要，认知无线电的相关标准化进程以及认知无线电的应用场景等多个方面，对认知无线电进行一个概述，从而加深对无线电的认知与了解。关键字：认知无线电、起源、关键技术、标准化、应用 随着无线通信需求的不断增长，对无线通信技术支持的数据传输速率的要求越来越高。根据香农信息理论，这些通信系统对无线频谱资源的需求也相应增长，从而导致适用于无线通信的频谱资源变得日益紧张，成为制约无线通信发展的新瓶颈。另一方面，已经分配给现有很多无线系统的频谱资源却在时间和空间上存在不同程度的闲置。为解决无线频谱资源紧张的问题，出现了许多先进的无线通信理论与技术，如链路自适应技术、多天线技术等。这些技术虽然能提高频谱效率，但仍受限于Sha nnon理论。 美国联邦通信委员会的大量研究表明：ISM频段以及适用于陆地移动通信的2GHz 左右授权频段过于拥挤，而有些授权频段却经常空闲。因而提出了认知无线电。认知无线电是一种智能频谱共享技术。它通过感知频谱环境、智能学习并实时调整其传输参数，实现频谱的再利用，进而显著地提高频谱的利用率，通过从时间和空间上充分利用那些空闲的频谱资源，从而有效解决上述难题。 1. 认知无线电的发展历程
1、认知科学——是研究智能实体与其环境相互作用园里的科学。 2、智能实体——是人类、动物和智能机的泛称。 3、研究人类智能的科学有心理学、心里语言学；研究动物智能的有动物心理学 和比较心理学；研究机器智能的科学有计算机科学，特别是人工智能学以及人工神经网络的研究。 4、神经科学是一大类学科的总称，这些学科均以“分析神经系统的结构和功能， 揭示各种神经活动的基本规律，在各个水平上阐明其机制，以及预防、诊治神经和精神疾病患”为自己的基本研究内容，包括神经生理学、神经解剖学、神经胚胎学。。P2。。。等。这些学科彼此渗透，互相支持，新技术、新概念层出不穷，日新月异，构成当代生物医学发展的前沿学科之一。 5、《人治神经科学》一书的主要思想就是阐明组成脑的分子和细胞如何以其可 塑性参与脑结构与功能系统的形成，进而通过结构与功能系统映射的进化，逐渐出现了人类的意识和多层次的精神活动。 6、人治神经科学的基本理论： （1）物理符号论、信息加工学说和特征检测理论 （2）联结理论、并行分布处理和群编码理论 （3）模块论或动功能系统论 （4）基于环境的生态现实理论：认知科学家们一直把认知过程堪称是发生在每个人头脑或智能系统内部的信息加工过程。而环境作用的观点则 认为认知决定于环境，发生在个体与环境交互作用之中，而不是简单 发生在每个人的头脑之中。 （5）机能定位论：试图为每一种高级功能在脑内找到一个中枢，或一种特意的细胞。到20世纪80年代前后，曾以半讽刺的方式，否定了祖母 细胞是识别熟悉面孔的特意细胞。 7、认知神经科学方法包括两大类互补的研究方法：一类是无创性脑功能（认知） 成像技术；另一类是清醒动物认知生理心理学研究方法。前一类方法中又分为脑代谢功能成像和生理功能成像两种；后一类方法中包括单细胞记录、多细胞记录、多维（阵列）电极记录法和其他生理心理学方法（手术法、冷却法、药物法等）。
认知无线电的发展历程与现状 摘要：认知无线电是一种通过与其运行环境交互而改变其发射参数从而提高频谱利用率的新的智能技术，其核心思想是CR具有学习能力，能与周围环境交互信息，以感知和利用在该空间的可用频谱，并限制和降低冲突的发生，认知无线电就是通过频谱感知（Spectrum Sensing）和系统的智能学习能力，实现动态频谱分配（DSA：dynamic spectrum allocation）和频谱共享（Spectrum Sharing）。本文主要分析认知无线电的起源，认知无线电的关键技术概要，认知无线电的相关标准化进程以及认知无线电的应用场景等多个方面，对认知无线电进行一个概述，从而加深对无线电的认知与了解。 关键字：认知无线电、起源、关键技术、标准化、应用 随着无线通信需求的不断增长，对无线通信技术支持的数据传输速率的要求越来越高。根据香农信息理论，这些通信系统对无线频谱资源的需求也相应增长，从而导致适用于无线通信的频谱资源变得日益紧张，成为制约无线通信发展的新瓶颈。另一方面，已经分配给现有很多无线系统的频谱资源却在时间和空间上存在不同程度的闲置。为解决无线频谱资源紧张的问题，出现了许多先进的无线通信理论与技术，如链路自适应技术、多天线技术等。这些技术虽然能提高频谱效率，但仍受限于Shannon理论。 美国联邦通信委员会的大量研究表明：ISM频段以及适用于陆地移动通信的2GHz左右授权频段过于拥挤，而有些授权频段却经常空闲。因而提出了认知无线电。认知无线电是一种智能频谱共享技术。它通过感知频谱环境、智能学习并实时调整其传输参数，实现频谱的再利用，进而显著地提高频谱的利用率，通过从时间和空间上充分利用那些空闲的频谱资源，从而有效解决上述难题。 1.认知无线电的发展历程 认知无线电的概念是由Joseph Mitola博士在1999年提出的，他认为认知无线电可以使SDR从预置程序的盲目执行者转变为无线电领域的智能代理，并在论文中描述了认知无线电如何通过无线电知识表示语言（RKRL）来提高个人无线业务的灵活性。2004年Rieser支出认知无线电不一定必须有SDR的支撑，他提出基于遗传算法的生物启发认知模型更适用于可快速部署的灾难通信系统。该认知模型可对无线电系统的物理层和MAC层烦人演进建模，主要由三部分组成，包括用于监听无线环境，进行信道建模的无线信道遗传算法（WCGA）、演进并自适应无线环境的无线通信遗传算法（WSGA）和根据无线电信道模型和无线电参数，监视并改变系统的状态，以决定如何适应无线电的认知监视系统（CSM）。 2003年5月，FCC召开了无线电研讨会，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。并且对从频谱管理的角度出发对认知无线网进行了官方定义，认为认知无线电是指能够通过与工作环境的交互，改变发射参数的无线电设备。针对频谱利用率低的现状，FCC提出采用认知无线电技术实现“开放
引言 1.1 课题研究的背景由于直流电动机具有良好的线性调速特性，简单的控制性能，在工业场合应用广泛。近代，由于生产技术的发展，对电气传动在起制动、正反转以及调速精度、调速范围、静态特性、和动态响应方面都提出了更高的要求，寻找更高效、更可靠、成本更低的直流电机控制方法成为新世纪研究的热点。近十几年来，单片机作为微计算机一个很重要的分支，应用广泛，发展迅速，已经对人类社会产生了深远的影响。单片机在生产过程控制、自动检测、数据采集及处理、科技计算、商业管理及办公室自动化等方面获得了广泛的应用。单片机具有体积小、重量轻、耗能省、价格低可靠性和通用灵活性等特点，尤其是美国Intel 公司生产的MCS-51 系列单片机，由于其具有集成度高、处理功能强、可靠性好、结构简单、价格低廉、易于使用等优点，在我国已经得到广泛的应用。由于MCS-51 单片机易于学习、掌握、性能价格比高，另外以MCS-51 单片机的基本内核为核心的各种扩展型、增强型的单片机不断推出，所以在今后若干年内，MCS-51 系列单片机仍是我国在单片机应用领域中首选机型。单片机技术在自动控制领域中有着十分广泛的应用。如汽车、航空、电话、传真、视频等，很多行业设计自动控制情况下，通常会涉及单片机技术。本课题介绍一种基于51 单片机的直流电机闭环调速系统设计——控制器设计，控制系统采用89C51 单片机控制，用PWM驱动控制电机。调速系统按照其调速方式不同可以分为开环调速和闭环调速两种。所谓开环调速系统就是由控制部分直接控制电机运转，无需对电机实际转速进行检测；而所谓闭环调速就是通过转速测量电路测量电机转速，将结果在反馈给控制系统对电机进行控制。两种方法相比较而言，开环调速结构相对简单，而闭环调速精度较高，难度也较大，本文就将采用闭环调速方式。1.2 国内外研究现状电机控制技术的发展得力于微电子技术、电力电子技术、传感器技术、永磁材料技术、自动控制技术和微机应用技术的最新发展成就。正是这些技术的进步使电动机控制技术在近二十多年内发生了天翻地覆的变化。其中电机的控制部分已由模拟控制逐渐让位于以单片机为主的微处理器控制，形成数字与模拟的混合控制系统和纯数字控制系统，并正向全数字控制方向快速发展。电动机的驱动部分所用的功率器件经历了几次更新换代。目前开关速度更快、控制更容易的全控型功率器件MOSFET 和IGBT 成为主流。功率器件控制条件的变化和微电子技术的使用也使新型的电动机控制方法能够得到实现。脉宽调制控制方法在直流调速中获得了广泛的应用。1964 年A.Schonung 和H.stemmler 首先提出把PWM 技术应用到电机传动中，从此为电机传动的推广应用开辟了新的局面。进入70 年代以来，体积小、耗电少、成本低、速度快、功能强、可靠性高的大规模集成电路微处理器已经商品化，把电机控制推上了一个崭新的阶段，以微处理器为核心的数字控制(简称微机数字控制)成为现代电气传动系统控制器的主要形式。PWM 常取代数模转换器(DAC)用于功率输出控制，其中，直流电机的速度控制是最常见的应用。通常PWM 配合桥式驱动电路实现直流电机调速，非常简单，且调速范围大。在直流电动机的控制中，主要使用定频调宽法。目前，电机调速控制模块主要有以下三种：(1)采用电阻网络或数字电位器调整直流电机的分压，从而达到调速的目的；(2)采用继电器对直流电机的开或关进行控制，通过开关的切换对电机的速度进行调整；(3)采用由IGBT 管组成的H 型PWM 电路。用单片机控制IGBT 管使之工作在占空比可调的开关状态，精确调整电动机转速。1.3 本课题的主要工作本课题的主要目的主要是完成直流电机闭环调速系统设计——控制器设计。主要的内容包括：主要的设计内容为通过按键设置电机的转速，单片机时刻检测直流电机的转速。当检测到的转速与设置的转速出现偏差的时候，单片机通过控制输出PWM 脉冲的占空比来控制电机的转速。同时检测的电机的转速通过数码管显示出来。硬件设计要求如下：1、系统电源设计：为整个系统提供不同大小的电源；2、A T89C51 基本工作电路设计：使单片机正常工作；3、复位电路：为单片机提供高电平复位信号；4、时钟电路：为单片机提供时钟信号；5、按键电路：设定电机速度上限；6、电机驱动电路：为单片机控制电机提供驱动电路；7、显示电路：显示当
权力概念的左右方位的空间隐喻对于权力判断的影响 MG1407038田园 认知科学中一个非常重要的研究领域就是对于抽象概念的表征。对于概念表征研究的第二次认知科学革命始于20世纪80年代，以Lakoff等人为首的认知语言学研究者掀起了一阵具身理论的研究狂潮。不同于传统认知理论，具身理论认为计算并不是理解和建构认知活动的唯一方式，认知活动与人类身体及其所处环境的互动密切相关(叶浩生，2011)。心智依赖于身体的生理、神经结构和活动形式，深植于身体与环境的相互作用之中。认知具有具身性和情境性（李其维，2008）。 在具身理论研究的大潮中，对于抽象概念的隐喻话研究也应运而生。例如，Meier和Robinson(2004)让被试对随机呈现在计算机屏幕上方和下方的积极词或消极词进行效价判断，结果发现积极词呈现在上方比呈现在下方时被试反应快，而消极词呈现在下方比呈现在上方时被试反应快。他们的结论说明了被试更倾向于把积极词汇与上这个方位进行联系，把消极词汇与下这个方位进行联系。国内有研究者也做过类似的研究(吴念阳，刘慧敏，徐凝婷，2009；张积家，何本炫，陈栩茜，2011)，研究结果与Meier等人的研究基本一致"另外，Meier和Robinson(2006)进一步研究发现被试抑郁程度越高(情绪越低落)，对呈现在较低视觉空间区域中的探测词的反应就越快"。这些研究都说明了人们总是倾向于将空间方位与抽象概念进行联系，从而建立具象的表征形势。 在这些研究中，对于权力这一抽象概念的表征的相关研究层出不穷。Schubert ( 2005) 的研究首先发现了垂直方位与权力的隐喻传导效应，他将权力词汇分别呈现在屏幕的上方或者下方。结果发现，与下方相比，当高权力词出现在上方时，被试对其权力大小判断更快；而低权力词恰好相反。Giessner 和Schubert ( 2007)发现，对领导权力的判断与垂直空间位置相互影响。当要求把领导者的名称放在图画中时，领导者的权力越大被试就越倾向把他的名称放在更上方的位置。另外，增加图画中领导和员工名称之间的垂直距离，被试觉得领导者更有权力。此外，Zanolie 等人( 2012) 从行为和脑电两个方面发现，权力高低会影响被试对不同垂直方位的注意，当启动高权力时被试对屏幕上方的信息反应更快，而启动低权力时被试对屏幕下方的信息反应更快。总体而言，以上研究结果都表明，人们对于权力的判断会受到垂直领域的影响，且人们更倾向于把上方与高权力进行联系。 然而，垂直方位仅仅是一个维度的空间表征。在其他维度，是否也存在这样的现象呢？这是本次研究中所需要讨论的问题所在。本次研究中，左右方位对于权力表征是否存在影响是需要研究的问题。左”与“右”的基本意义是指示空间方位，在众多语言体系中，人们会将左右与具有与权力有关的抽象概念联系起来，例如，例如，在英语表达中，右(right)往往具有聪敏的意味，而左(left)则象征愚蠢。除语言外，在社会规范、文化习俗中左与右也可以体现出重要的意义。例如，在基督教文化中，右代表神圣，因而人们都以右手宣誓。在古罗马，演说者做手势时不得使用左手。在穆斯林文化中，教徒被要求必须使用右手进行饮食，使用左手从事肮脏的工作。在我国的传统文化中，左与右也寓涵丰富的文化内涵，左侧空间与右侧空间可以用来反映社会地位的尊卑贵贱，权势体系与社会准则带有强烈的右尊左卑色彩。例如，在古汉语中，“闾左”指称平民，“豪右”指称贵族。贬官称为“左迁”，升官称为“右移”。时至今日，我们使用的“旁门左道”、“无出其右”等成语依然具有屈左尚右的特点。 然而，尚未有实验验证左右与权力表征是否存在上述联系。然而，有关左右方位在其他抽象概念上的表征问题的研究结果值得我们注意。日常生活中人们会更加偏爱右侧的刺激物，Wilson 和Nisbett (1978)无意中发现了这一现象，在他们的实验中，研究者要求被
2010年第05期，第43卷 通 信 技 术 Vol.43，No.05,2010 总第221期Communications Technology No.221,Totally 基于认知无线电的无线通信研究现状 白敏丹 (中国传媒大学信息工程学院,北京 100024) 【摘 要】归纳了从软件无线电到认知无线电功能的演进。认知无线电是在软件无线电的基础上提出的智能化的无线通信技术，它着力解决频谱资源的有效利用问题；认知无线电概念的提出将对现行的频谱管理体制提出挑战，并给无线通信带来新的发展空间。软件无线电在其系统硬件无需变更的情况下，可以在不同的时候根据需要通过软件加载来完成不同的功能。认知无线电可以感知周围电磁环境，通过无线电知识描述语言(RKRL)与通信网络进行智能交流，并实时调整传输参数，以达到无论何时何地都能达到通信系统的高可靠性和频谱利用的高效性。文中在此基础上探讨了认知无线电技术未来发展值得关注的热点问题。 【关键词】软件无线电；认知无线电；无线通信；移动通信 【中图分类号】TN92【文献标识码】A【文章编号】1002-0802(2010)05-0044-03 Situation of Wireless Communication Based on Cognitive Radio BAI Min-dan （Information Engineering School, Communication University of China, Beijing 100024,China） 【Abstract】The paper summarizes the functional evolution from software radio to cognition radio. Cognitive radio is a software-defined radio based on the intelligent wireless communication technology. It emphatically resolves how to make use of spectrum resources. The proposal of cognitive concept would challenge the present spectrum management system, and bring new space for the development of wireless communication. Software radio system could, without any change of system hardware, implement various functions at different times by loading the software. Cognitive radio could sense the surrounding electromagnetic environment and realize intelligent exchanges with communications network through radio knowledge description language (RKRL), and by real-time adjustment of the transmission parameters, achieve high reliability and spectrum utilization efficiency of communication system at anytime and anywhere. Based on these, this paper discusses the hot issues in the future development of cognitive radio technology. 【Key words】software radio; cognitive radio; wireless communication; mobile communication 0 引言 通过近20年的发展，移动通信已成为通信领域最活跃、市场份额最高的产业，也成为国际上市场竞争最激烈的部分。但是，按着传统的思路的产品开发及生产方式，已表现出不少问题，如产品是针对特定的标准中一个版本来开发和制造的。当新技术出现或版本升级或提供新业务时，只能开发新的专用芯片，制造新一代的设备。其结果不是限制了新技术和新业务的使用，就是给制造商、运营商带来更大的投资风险，给用户带来诸多不便。随着各种新标准、新协议的不断发布，无线系统制造商和通信服务提供商不得不做出响应，通过系统升级，以保持其技术的先进性，不断为用户提供高质量的通信服务（从1 G到4 G）。但是，如此反复的重新设计和硬件的不断更新换代，不仅成本高，浪费资源，而且给最终用户也带来诸多不便。软件无线电SDR（Software Defined Radio）就是在这样的背景下诞生的能经得起时间考验的无线通信系统[1]。 软件无线电是指采用固定不变的硬件平台，通过软件重构（升级）来实现灵活多变的通信体制和通信功能的无线电系统。软件无线电硬件平台的特点是通用化、标准化、模块化，以及对信号波形的广泛适应性；软件无线电的核心是其驻留在DSP和/或FPGA和/或ASIC内部的功能软件，这些软件是可升级、可重构的，以适应不同的技术标准、接口协议和信号波形。近几年，软件无线电在微电子技术的带动 收稿日期：2009-09-02。 作者简介：白敏丹（1964-），女，硕士，副教授，主要从事专业及基础课教学的研究工作。 44
现代通信系统 论文 题目：认知无线电技术 姓名：朱雪峰 学院：潇湘学院 专业：通信工程 班级： 001 学号： 1254040121 指导教师：钟斌 2015年11月1日
目录 一、引言 (2) 二、认知无线电的基本概念 (2) 三、认知无线电的功能与实现 (4) 1.认知无线电的主要功能 (4) 2.认知无线电的实现关键 (5) 四、认知无线电的标准化 (7) 五、认知无线电的管制与应用情况 (8) 六、未来发展与展望 (9)
认知无线电技术的研究及发展 【摘要】认知无线电技术作为软件无线电技术的一个特殊扩展，受到日益广泛的关注。由于该技术能够自动检测无线电环境，调整传输参数，从空间、时间、频率、调制方式等多维度共享无线频谱，可以大幅度提高频谱利用效率。本文首先从认知无线电技术的定义入手，分别讨论了认知无线电的基本概念、功能与实现、标准化的进程。然后介绍了当前应用状况，最后分析了未来的发展及面临的挑战。 一、引言 随着无线通信技术的发展，人们可以获得的带宽不断地增加，移动通信的数据速率从10 kbit/s增长到2 Mbit/s，在不久的将来还可能提高到上百兆比特每秒。但即使如此，也无法满足人们日益增长的无线接入需求。为了缓解这一矛盾，一方面，人们不断开发新的无线接入技术，利用新的频段来提供各种业务；另一方面，不断改进各种编码调制方式，提高频谱效率。但由于移动终端天线尺寸和功率的限制，可以用于无线接入的频段很有限。在提高频谱效率方面，目前较为先进的CDMA空中接口技术，如HSDPA可以达到1 bit/（s·Hz）的频谱效率，将来OFDM和MIMO技术的应用也只能达到3-4 bit/（s·Hz）的频谱效率。3-4倍的频谱效率的提高对于人们成百上千倍的带宽需求增长是微不足道的。认知无线电技术的出现，为解决频谱资源不足、实现频谱动态管理及提高频谱利用率开创了崭新的局面。 二、认知无线电的基本概念 认知无线电（cognitive radio，CR）的概念是由Joseph Mitola博士提出的，他在1999年发表的一篇学术论文[1]中描述了认知无线电如何通过一种“无线电知识表示语言（RKRL）”的新语言提高个人无线业务的灵活性。随后在2000年瑞典皇家科学院举行的博士论文答辩中详细探讨了这一理论[2]。 认知无线电也被称为智能无线电。从广义上来说是指无线终端具备足够的智能或者认知能力，通过对周围无线环境的历史和当前状况进行检测、分析、学习、推理和规划，利用相应结果调整自己的传输参数，使用最适合的无线资源（包括频率、调制方式、发射功率等）完成无线传输。认知无线电能够帮助用户自动选择最好的、最廉价的服务进行无线传输。甚至能够根据现有的或者即将获得的无线资源延迟或主动发起传送。 由定义可以看出。认知无线电的一个最大优势就是无线用户可以通过该技术实现“频谱共享”。目前大多数频谱已经被划分给不同的许可持有者（又称为首要用户），包括移动通信、应急通信、广播电视等。但是随着用户需求的增长，简单地通过开发新的无线接入技术和使用新的频点已经无法充分满足市场需求。 近年来，很多学者通过监测分析当前无线频谱使用状况发现，虽然大部分频谱已经被分配给不同的用户，但是在相同时间、相同地点频谱的使用却非常有限。常常是大部分频点未被使用，而某些热点频率又处于超负荷运行。美国联邦通信管理委员会（FCC）充分注意到了这一点，于2002年11月出版了频谱政策任务组撰写的一份报告[3]，该报告指出，当前分配的绝大多数频谱的利用率为15%-85%。因此FCC认为当前存在的最主要问题并不是没有频谱可用，而是现有的频谱分配方式导致资源没有被充分利用。只有彻底改变当前固定频谱分配政策，部分甚至全部采用动态频谱分配政策，使多种技术可以实现“频谱共享”，才能
课题研究背景 1 课题提出背景：黄土是一种形成于第四纪的陆相粉砂质土状堆积物，颜色呈棕黄、灰黄或者褐黄。一般具有多孔性和垂直节理特征，其颗粒组成以粉粒（0.005-0.075mm）为主，而粒度成分百分比在不同地区和不同时代有所不同。在一定的压力条件下浸水产生湿陷的土称为湿陷性黄土，不产生湿陷的称为非湿陷性黄土。黄土的矿物成分有碎屑矿物、粘土矿物及自生矿物三类，碎屑矿物主要是石英、长石和云母，占碎屑矿物的80%，此外尚有较多含量的碳酸盐矿物，主要是方解石。粘土矿物主要是伊利石、蒙脱石、高岭石、针铁矿、含水赤铁矿等。黄土的物理性质表现为疏松、多孔隙、垂直节理发育、极易渗水，且有许多可溶性物质，很容易被流水侵蚀成河谷，也易形成沉陷和崩塌。黄土颗粒之间结合不紧，孔隙度一般在40％～50％。具有天然含水量的黄土，如未受水浸湿，则一般强度较高，压缩性较小。但当管道（或水池）漏水、地面积水、生产和生活用水等渗入地下，或由于降水量较大，灌溉渠和水库的渗漏或回水使得地下水位升高时则容易发生剥落、湿陷、甚至发生坍陷，对工程项目的建设和使用带来很大危害。 黄土分布较广，覆盖全球十分之一以上的面积，主要分布于中国、前苏联、罗马尼亚、保加利亚、新西兰、法国、德国、比利时、匈牙利和波兰的大部分地区。我国的黄土分布面积比世界上任何一个国家都大，而且黄土地形在我国发育得最为完善，规模也最大。中国西北
的黄土高原是世界上规模最大的黄土高原，华北的黄土平原也是世界上规模最大的黄土平原。我国的黄土分布面积为64万平方千米，占国土面积的6.3%，主要分布在甘肃的中部和东部、陕西的北部、内蒙古伊克昭盟的南部和西部、河南的北部及西北部地带以及山西的大部分地区。黄土在我省以次生黄土为主分布广泛，在地貌上有塬、梁、峁、陡坎、冲沟、阶地、冲积平原、洪积平原等，且有地层、地质年代、产状、成因等方面的区别，其工程性质也与地貌单元，地层类型，地质构造，气候水文等方面的因素紧密相连。黄土特殊的形成环境和自然条件使得它具有特殊的物理力学性质和水理特性，所以，在黄土地区进行各种工程建设时，如果对黄土的特性不了解，往往给工程建设带来严重的损害，因此黄土的特性很早就引起了科学工作者和工程技术人员的注意并对其研究。我国黄土研究上的前辈们在20世纪50年代以前曾经随黄河流域的治理对于风沙对环境的影响和土壤农业关系展开过不少工作，50年代以后，随着水土保持和黄土地基处理及地基沉降等研究工作的开展，在黄土研究领域内培养了人才，建立了机构，积累了相当部分的经验，为现代黄土研究奠定了基础。 2 所要解决的主要问题: 从20世纪80年代开始，以“五纵七横”国道主干线系统规划为核心，我国的高速公路建设逐步走上了持续，快速，有序的发展道路，目前高速公路总里程接近3万公里，跃居世界第二位。山西省高速公路建设从1993年开始起步，它是山西省公路网中层次最高、功能相对独立的子系统，处于山西省国家高
一、本课题研究的目的意义 课程改革的重点之一是如何促进学生学习方式的变革，教学现状也亟需学生学习方式的转变。它关系到教育效能和学生的学习质量，以及学生的可持续发展问题。鉴于学校“行动研究法”的课题研究，物理教研组拟启动“物理自主性学习实施研究”的课题研究，通过这一课题在各年级的物理教学活动中的实践、认识和发现，尝试探索学生在物理学习中的自主性学习和自主性学习中的合作学习、探究学习，目的在于唤醒、发掘与提升学生的潜能，促进学生的自主发展；促进学生认知、情感、态度与技能等方面的和谐发展；促进学生有特色的发展；关注学生的终身学习的愿望和能力的形成，促进学生的可持续发展。期待通过这一课题的研究，逐步认识把学生的被动学习(机械学习、他主学习)转变为学生的自主性学习方式，以及在自主性学习中的合作学习、探究学习的一些可操作的实践原则、方式及手段，使教师和学生在“物理自主性学习实施研究”的课题研究平台上，思考和认识如何理性地对待教与学的过程中的问题，如何科学地运用教学策略和学习策略认识问题和解决问题。并通过这一课题的实践研究，推动已经实施的初中新课程标准。 二．课题研究的主要内容（四个方面） （一）、认识和研究采集的教学实践的案例，发现、形成有助于学生开展自主性学习的多样化的课堂教学形式、基本特征及至一般模式。 （二）、有助于学生形成多样化的自主性学习的指导性原则 1．如何引导学生参与确定阶段性物理学习的目标、如何达成目标的保障措施或手段、达成目标的过程评价； 2．如何引导学生积极发展各种学习、思考的策略，在解决问题中学习； 3．如何引导学生把握学习中获得的积极情感体验，有效地显现和提升； 4．如何引导学生在学习过程中对认知活动能够进行自我监控，并作出相应的调适。 5．采集学生学习方式的个案，认识、探索学生学习方式差异、学习目标达成差异和学生心理、行为方式差异的相关性，提出有助于引导学生学习方式的多样化的方式和原则。 （三）、如何建立有助于学生开展自主性学习的合作学习小组 1．如何建立促进性的互动的学习小组； 2．如何形成稳定的学习小组； 3．如何引导小组成员对共同活动的成效进行评估，寻求提高其有效性的小组环境。 （四）、开展有助于学生开展自主性学习的探究学习(发现学习)学习活动的内容、形式及过程控制。课题研究的主要方法和实施的主要操作过程 1．在课堂教学过程中，创设有助于学生开展认知过程的探究、发现，解决问题的方法的探究、发现以及经验形成的教学情景和教学互动环境氛围，为学生自主性学习提供引导性作用。 通过个人和备课组的教学研究，充分发掘教材内容中有助于学生开展自主性学习的相关教材，开展教学设计、教学实践、总结反思等系列化、多样化的个案研讨，达成有助于实现自主性学习的课堂教学形式、基本特征及至一般模式的基本认识。 2．关于“形成多样化的自主性学习的指导性原则”的研究方法，根据学生学习方式和认知方式的差异选择个例 （1）引导学生确定适当的阶段性学习的目标、达成目标的保障措施或手段，选择适当的达成目标的过程评价方式； （2）引导学生形成和发展各种学习、思考的策略，在解决问题中学习； （3）引导学生把握学习中获得积极的情感体验，有效地显现和提升； （4）引导学生在学习过程中对认知活动能够进行自我监控，并作出相应的调适。 3．通过建立一个或几个有助于学生开展自主性学习的合作学习小组，在教师的引领下开展具有明确共同任务的合作学习活动。 通过小组成员在积极承担完成共同任务中既有个人责任的、又有积极的相互支持和配合的学习活动中进行有效的沟通，建立并维护小组成员之间的相互信任，引导小组成员对共同活动的成效进行积极评估，从而形成相对稳定的学习小组。 4．利用课本知识及研究性活动，组织学生运用互联网、图书馆等多种渠道获得生活、生产实际中的与物理相关的科技信息，开展探究性学习活动，为学生创设探究学习的时间和空间。 1）根据教材的知识特点，指导学生制定研究方案，小组成员的合作分工，进行学习探究； 开展学习探究，使学生认识和理解物理学科的科学研究与探索的规律与方法，应用于理解知识、应用知识解决物理问题的学习过程，提出认识和应用物理知识、解决物理问题的策略性方法、手段和经验，教师关注的是学生能否敢于提出、善于发现这些策略、手段和经验，而不苛求这些策
摘要：认知无线电是指具有自主寻找和使用空闲频谱资源能力的智能无线电技术。认知无线电技术的提出，为解决不断增长的无线通信应用需求与日益紧张的无线频谱资源之间的矛盾提供了一种有效的解决途径。当前，认知无线电技术从理论到实践都面临很多困难。文章简述了认知无线电的基本原理，对认知无线电涉及的射频、频谱感知和数据传输等物理层核心关键技术进行了总结分析，并结合当前的发展状况对该技术未来的发展趋势进行了预测。 关键词：认知无线电；频谱感知；数据传输；网络体系与协议 Abstract: Cognitive Radio (CR) is an intelligent radio technology which has the capability to search and utilize underutilized spectrum resources. CR has been recognized as an effective solution to the dilemma introduced by the rapid growth of wireless communications and the scarcity of spectrum resources. However, from theory to practical applications, there are many challenges faced by CR currently. In this paper, the key physical layer techniques of CR, such as radio frequency front-end, spectrum sensing and data transmission, are discussed. According to the status of the research, the development tendency of this technology is also predicted. Key words: cognitive radio; spectrum sensing; data transmission; network architecture and protocol 随着无线通信需求的不断增长，对无线通信技术支持的数据传输速率的要求越来越高。根据香农信息理论，这些通信系统对无线频谱资源的需求也相应增长，从而导致适用于无线通信的频谱资源变得日益紧张，成为制约无线通信发展的新瓶颈。另一方面，已经分配给现有很多无线系统的频谱资源却在时间和空间上存在不同程度的闲置。因此，人们提出采用认知无线电(CR)技术，通过从时间和空间上充分利用那些空闲的频谱资源，从而有效解决上述难题。 这一思想在2003年美国联邦通信委员会(FCC)的《关于修改频谱分配规则的征求意见通知》中得到了充分体现，该通知明确提出采用CR技术作为提高频谱利用率的技术手段。此后，CR技术受到了产业界和学术界的广泛关注，成为了无线通信研究和市场发展的新热点。然而，CR技术从理论到大规模实际应用，还面临很多挑战。这些挑战包括了技术、政策和市场等诸多方面。本文从技术的角度，总结分析CR的基本原理、关键技术，并对将来技术发展趋势进行预测。 1 认知无线电基本原理 1.1 认知无线电的概念与特征 自1999年“软件无线电之父”Joseph Mitola Ⅲ博士首次提出了CR的概念并系统地阐述了CR的基本原理以来，不同的机构和学者从不同的角度给出了CR的定义[1-3]，其中比较有代表性的包括FCC和著名学者Simon Haykin教授的定义。FCC认为：“CR是能够基于对其工作环境的交互改变发射机参数的无线电”[4]。Simon Haykin则从信号处理的角度出发，认为：“CR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，以达到以下目的：任何时间任何地点的高度可靠通信；对频谱资源的有效利用。”