基于 GNURadio 和 USRP 的认知无线电平台研究
摘要：
无线频谱的紧缺是限制无线通信与服务应用持续发展的瓶颈。认知无线电
(Cognitive Radio，CR)技术被认为是解决无线频谱紧缺问题的一种新方法。认知无
线电技术是无线移动通信领域的一种革命性技术，无线用户利用该技术可以智能
地感知周围环境，搜索可用频谱资源，并进行动态的频谱接入，从而提高通信系
统的容量和频谱利用率。目前，利用认知无线电技术进行动态频谱接入有两种情
况。一种是在免执照的开放频段动态共享该段频谱，如 2.4GHz 的无线局域网和
IEEE 802.16h/g 的无线城域网；另一种是择机地使用已授权给其他系统的频段，
如 IEEE 802.22 无线区域网，其用户择机使用已授权于数字广播频谱。现在国内
外的研究大多局限于仿真和理论研究，在实验平台上的研究较少，还没有成熟的
平台可供实际测试和验证。
本文主要研究基于 GNU Radio 和 USRP 实现的认知无线电实验平台。GNU Radio
和 USRP 是基于 PC 的一套开源的软件无线电开发平台，这个平台能快速灵活的
设计出终端原型。平台采用择机动态频谱接入方法，在 400M-430M 范围内择机
使用空闲的授权频段。本文介绍了 GNU Radio 的实现方式和编程原理；介绍了与
作为配套硬件的 USRP 的结构组成和功能；并着重对认知无线电在这个平台上的
实现进行了研究,主要实现的研究内容为：研究大范围的频谱的能量检测，检测
出空闲的频段并作统计决策；研究动态接入和传输的物理层方法；研究设计 MAC
层、网络层及应用层的实现方法；研究演示系统，并最终测试验证性能。
关键词：
认知无线电；实验平台；频谱检测；动态接入；GMSK；CSMA；tuntap；网络
编程；wxPython
