1.2 认知无线电与软件无线电之间的关系
为了便于理解CR的基本原理，有必要将CR与软件无线电(SDR)进行区分。根据电子与电气工程师协会(IEEE)的定义，一个无线电设备可以称为SDR的基本前提是：部分或者全部基带或RF信号处理通过使用数字信号处理软件完成；这些软件可以在出厂后修改[5-11]。
因此，SDR关注的是无线电系统信号处理的实现方式；而CR是指无线系统能够感知操作环境的变化，并据此调整系统工作参数。从这个意义上讲，CR是更高层的概念，不仅包括信号处理，还包括根据相应的任务、政策、规则和目标进行推理和规划的高层功能。
2 认知无线电物理层关键技术
通用的CR收发机结构如图2所示，结合前文关于CR基本原理的讨论，可以发现，CR物理层的关键技术包括：宽带射频前端技术、频谱感知技术和数据传输技术。
2.1 宽带射频前端技术
为了提供宽带频谱感知能力，CR的射频前端必需能够调谐到大频谱范围内的任意频带。通用的宽带射频前端结构如图3所示，接收的信号通过放大、混频和A/D转换等步骤后送入基带处理，进行频谱感知或数据检测。其中，射频滤波器通过通带滤波选择所需要的频段的接收信号；低噪放大器(LNA)在放大所需信号的同时最小化噪声；锁相环(PLL)、压控振荡器(VCO)和混频器联合控制，将所需要的接收信号转换到基带或者中频处理；信道选择滤波器用于选择所需的信道并抑制邻道干扰；自动增益控制(AGC)维持很宽的动态范围内的输入信号经放大器的输出功率恒定。
针对CR应用，宽带射频前端面临的主要难题是射频前端需要在大的动态范围内检测弱信号。为此，需要采样速率高达几吉赫兹的高速A/D转换器，并且要求超过12比特的高分辨率为了降低这一需求，可以考虑通过陷波滤波器滤出强信号，降低信号的动态范围；或采用智能天线技术，通过空域滤波来实现强信号滤出。
2.2 频谱感知技术
频谱感知技术是CR应用的基础和前提。现有的频谱感知技术可以按照图4进行分类。单节点感知是指单个CR节点根据本地的无线射频环境进行频谱特性标识；而协同感知则是通过数据融合，基于多个节点的感知结果将进行综合判决。
单节点感知技术包括匹配滤波、能量检测和周期特性检测3种，其比较如表1所示。由于这些方法各有优缺点，实际应用时通常结合使用。
