認知無線電是無線通信的一個重要發展方向，可以看作是“頭腦發達”、“會觀察、會思考、會學習、會決策”的無線電，而軟件無線電可以看作是“手腳靈便”、“服從指令”的無線電。認知軟件無線電是軟件無線電的智能化演進，既“頭腦發達”又“手腳靈便”，能夠更好地隨機應變、自主學習優化以達到預期目標，更好地應對復雜的無線通信環境。認知軟件無線電技術具有發展迅速、實踐性強、交叉性強、應用廣泛等特點，必將在新一代無線通信、應急通信、智能交通、物聯網、航空航天、公安、國防、軍事等諸多領域得到應用。 本書系統介紹認知軟件無線電的基本概念與核心思想、認知機理、系統架構、性能評估方法、應用實例、標準化進程、面臨的挑戰與發展展望。在闡述認知軟件無線電基本原理的同時，本書重點系統地介紹了基于多核通用處理器的軟件無線電平臺Sora以及便攜式寬頻段軟件無線電平臺YunSDR，講述了Sora及YunSDR的軟硬件架構以及編程方法，并提供了一系列可供讀者選用的實驗或課程設計課題及其參考設計、部分實驗結果，以便于讀者在“做”中“學”認知軟件無線電技術。 本書既可作為高等院校通信、電子工程、計算機等專業本科生、研究生學習認知軟件無線電技術的教材，或開展無線通信、移動通信、數字信號處理、通信信號處理、軟件無線電等相關課程的專題實驗或課程設計的參考書，也可作為相關專業研究開發人員的培訓教材或自學參考書。
手機的功能已經從 “順風耳”、“千里眼”逐漸發展成為人們的學習、生活中不可或缺的“助手”、“管家”、“保健醫生”、“良師益友”…… 而無線電系統也從以硬件為主的硬件無線電逐漸演進到以軟件為主的軟件無線電（就像人類擁有了“靈巧手”），并將進一步演進到認知軟件無線電（就像人類又擁有了“智慧腦”一樣）。認知軟件無線電不僅“頭腦發達”，而且“手腳靈便”，能夠更好地隨機應變、自主學習優化以達到預期的目標，更好地應對極具挑戰性的、愈加復雜多變的無線通信環境。
本書支持教學、科研多個環節（如課堂演示、課程實驗、課程設計、畢業設計等），軟件無線電平臺Sora/YunSDR可供本科生及研究生多門課程共享(如“無線通信基礎”、“移動通信系統”、“認知(軟件)無線電”、“數字通信原理”、“通信信號處理”等)。通過課堂演示環節，教師可以實現更直觀、更系統的講解，而通過課程實驗或課程設計環節，學生可以獲得更深刻、更透徹的理解。
本書可以配合高等院校的教學改革。認知無線通信領域的現有書籍多側重概念、理論分析、算法研究或性能仿真，而非常缺乏能夠支持大學生、研究生以及技術研發人員在“做”中“學”的新型教材，或課程設計、創新性實驗研究的參考書。本書以高性能軟件無線電實驗平臺Sora/YunSDR為基礎，系統深入地介紹了認知軟件無線電的基本原理、Sora/YunSDR的系統構成、工作原理與編程方法，并給出了一系列基于Sora/YunSDR的實驗或課程設計。其中有一些實驗或課程設計題目是開放式課題，旨在給學生更多的空間去發揮其創新力和想象力、激發其開展創新研究的興趣。
近30年來的發展實踐表明，人們對無線通信尤其是移動通信的需求是無止境的，并且實際需求往往超出專家們的預測。在短短的30年時間里，公眾蜂窩移動通信系統已經經歷了從第一代到第四代翻天覆地般的歷史演變，并正邁向第五代系統的征程； 從模擬蜂窩移動通信系統演進到數字蜂窩移動通信系統，從單純的窄帶話音業務演進到豐富的寬帶多媒體業務，手機的功能已經從 “順風耳”、“千里眼”逐漸發展成為人們的學習、生活中不可或缺的“助手”、“管家”、“保健醫生”、“良師益友”…… 而無線電系統也從以硬件為主的硬件無線電逐漸演進到以軟件為主的軟件無線電（就像人類擁有了“靈巧手”），并將進一步演進到認知軟件無線電（就像人類又擁有了“智慧腦”一樣）。認知軟件無線電不僅“頭腦發達”，而且“手腳靈便”，能夠更好地隨機應變、自主學習優化以達到預期的目標，更好地應對極具挑戰的、復雜多變的無線通信環境。
隨著智能終端的普及和移動互聯網的發展，基于移動信息化的需求已經滲透到各行各業中。移動通信超常規的發展所蘊藏的創新空間和發展機會也是無限的。而認知軟件無線電便是開發這個“無限”寶藏的重要“抓手”。本書將認知軟件無線電技術的基本原理和實驗測試相結合，以微軟（亞洲）研究院開發的基于多核通用處理器的軟件無線電平臺（Sora）以及北京威視銳科技有限公司開發的便攜式寬頻段軟件無線電平臺（YunSDR）為例，深入淺出地講述認知軟件無線電系統的系統架構、認知機理與關鍵算法，給出一系列基于Sora/YunSDR的認知軟件無線電實驗課題。借助近年來工程教育中倡導的CDIO方法，即Conceive（構思）Design（設計）Implement（實施）Operate（操作），使讀者真正可以在“做”中“學”，并在創新實踐的過程中深刻理解認知軟件無線電技術的基本原理與核心思想。
本書的選題背景與意義：
適應許多高等院校為通信與信息系統、電子工程、計算機技術等專業的大學生以及研究生開設“軟件無線電”、“認知無線電”、“無線通信”、“移動通信”、“數字信號處理”、“通信信號處理”等課程或開展相關課程設計、專題實驗的需要。目前雖然有一些關于軟件無線電或認知無線電的書籍，但仍缺乏將認知無線電與軟件無線電的基本原理與實驗環節相結合的書籍。
更新不少研究人員對“認知無線電”片面或傳統的理解。有些研究人員對認知無線電的理解比較狹隘片面，把認知無線電技術簡單地等同于動態頻譜接入（dynamic spectrum access, DSA）技術，而忽視了認知無線電的豐富內涵及其在諸多領域潛在的巨大應用價值。例如，認知軟件無線電有助于在各種具有挑戰性的復雜無線環境下保障無線通信的通信質量（quality of service, QoS）或用戶體驗（quality of experience, QoE），降低系統能耗與電磁輻射，實現異構網絡的融合與優化，降低無線通信系統的成本，等等。因此，本書的一個重要目標就是要更新人們對于認知無線電的認識和理解，擴展認知軟件無線電技術的內涵。
配合高等院校的教學改革。認知無線通信領域的現有書籍多側重概念、理論分析、算法研究或性能仿真，非常缺乏能夠支持大學生、研究生以及技術研發人員在“做”中“學”的新型教材，或課程設計、創新性實驗研究的參考書。本書以高性能軟件無線電實驗平臺Sora/YunSDR為基礎，系統深入地介紹認知軟件無線電的基本原理、Sora/YunSDR的系統構成、工作原理與編程方法，并給出一系列基于Sora/YunSDR的實驗或課程設計。其中有一些實驗或課程設計題目是開放式課題，旨在給學生更多的空間去發揮其創新力和想象力、激發其開展創新研究的興趣。通過這些實驗，讀者可以在“做”中“學”，深刻理解認知軟件無線電技術的基本原理和豐富內涵。
支持“大科學創新平臺”的構建。認知無線通信系統與認知網絡是未來信息技術的重要發展方向，具有基礎性、前沿性、交叉性等特點，有望逐漸交叉融合發展成為一個“大科學創新平臺”。以構建這個大科學創新平臺為契機，可以形成新的學科團隊，凝聚不同領域專家的力量，實現原始創新、集成創新或協同創新。本書針對認知軟件無線電技術的發展現狀、發展瓶頸以及大規模應用中存在的問題，提出一些初步的想法，以期拋磚引玉，促進該研究領域同仁之間的交流與合作。
本書的特色：
兼顧認知（軟件）無線電技術的基本原理與動手實驗（實踐），體現了“知”與“行”的統一，有助于我國高校“卓越工程師”和創新人才的培養，促進在“做”中“學”，推動教學改革，實現創新性、開放性教學，有利于改變我國本科生、研究生的傳統學習模式，由灌輸式被動學習轉變為探索式、質疑式主動學習。
提供一系列基于Sora/YunSDR的認知軟件無線電實驗或課程設計，支持基于問題或項目的學習（problemdriven learning或projectdriven learning），開放式課題有利于激發學生的學習興趣，提高學生的獨立思考能力與創新能力。
支持教學、科研多個環節（如課堂演示、課程實驗、課程設計、畢業設計等），軟件無線電平臺Sora/YunSDR可供本科生及研究生多門課程共享(如“無線通信基礎”、“移動通信系統”、“認知(軟件)無線電”、“數字通信原理”、“通信信號處理”等)。通過課堂演示環節，教師可以更直觀、更系統地講解，通過課程實驗或課程設計環節，學生可以獲得更深刻、更透徹的理解。
詮釋認知軟件無線電技術的豐富內涵、潛在應用和發展前景。
本書從結構上分為兩大部分。
第一部分： 認知無線電與軟件無線電的基本概念、基本原理、系統架構、軟件無線電平臺Sora/YunSDR的軟硬件架構、設計思想、軟件優化技術、編程模型與編程方法（主要包括第1~5章）；
第二部分： 認知軟件無線電的應用、標準化進程、實驗或課程設計，以及挑戰與展望（主要包括第6~9章）。
本書適用面廣，不僅可作為高等院校通信、電子信息工程、計算機等專業的本科生、研究生學習認知（軟件）無線電技術，進行專題實驗或課程設計的教材和參考書，也可作為從事無線通信、移動通信、數字信號處理等研究開發領域的專業技術人員的培訓教材或自學參考書。對于選用本書作為相關課程教材或參考書的教師用戶，如果需要本書的配套課件、實驗（課程設計）的配套軟件，請與責任編輯或作者聯系。
北京交通大學電子信息工程學院趙友平教授負責全書統稿，并主要負責撰寫本書第1章、第2章、第6章、第7章和第9章； 微軟（亞洲）研究院譚焜研究員主要負責撰寫本書第3章和第4章； 北京威視銳科技有限公司姚遠博士主要負責撰寫本書第5章和第8章； 北京交通大學電子信息工程學院蔣銳、李金興、朱海超、胡亦琦、肖世瑩、邰其心、侯志超、劉康怡等研究生提供了本書部分實驗的參考設計或實驗結果。
美國科學家Joseph Mitola Ⅲ博士無疑對認知無線電與軟件無線電的發展都做出了重大貢獻，正是Mitola先生在1990—1998年間在國際會議上正式發表了關于軟件無線電、認知無線電的論文，才使得軟件無線電與認知無線電得到了學術界、產業界和政界（尤其是各國無線電頻譜管理機構）更廣泛的關注和更深入的研究，進而不斷拓展軟件無線電與認知無線電的內涵與應用。由此聯想到根據有關統計，自2010年起，我國科技人員發表的SCI（即科學引文索引）論文數量已躍居世界第二，而平均每篇論文的被引用次數還較低（低于世界平均值）。相比之下，Mitola先生1999年發表在IEEE Personal Communications Magazine上的論文Cognitive Radio： Making Software Radios More Personal的引用數量已超過6500次（根據谷歌學術Google Scholar 2015年6月的統計數據）, 這就反映出了一個嚴峻而值得我國教育界與科技界深思的問題： 我國不缺泛泛的論文，缺的是像Mitola先生那樣能夠提出新想法、新概念或者新問題的原創性論文(seminal paper)，缺的是想象或聯想的翅膀，缺的是充滿激情、潛心思考而又持之以恒的探索精神，缺的是勇于打破傳統、銳意創新開拓的思維習慣。這或許是我們從軟件無線電與認知無線電的發展史以及Mitola先生身上得到的最大啟迪。
在書稿完成之際，特別要感謝清華大學出版社給予的大力支持。趙友平教授的相關工作得到了國家自然科學基金重點項目（61132003）、教育部博士點基金項目（20120009130002）、中央高校基本業務費項目（2013JBZ002）和北京交通大學通信工程專業綜合改革試點建設項目（274021529）的資助。此外，趙友平還要特別感謝北京交通大學談振輝教授和美國弗吉尼亞理工大學Jeffrey H. Reed教授所給予的幫助和支持。
認知軟件無線電技術正在日新月異地發展，并在不知不覺之中進入人們的生活，成為構建未來信息社會的關鍵技術。限于作者水平和寫作時間，對于書中存在的錯誤或不足之處，懇請同行專家與讀者給予批評指正，以便在今后的再版中不斷完善與改進，我們將不勝感謝！
趙友平譚焜姚遠
2015年9月北京
第1章認知無線電基礎
1.1認知無線電基本概念
1.2認知無線電系統構成
1.3認知機理與認知算法
1.3.1人工智能
1.3.2認知環的基本步驟
1.4認知無線電性能評估
思考題
參考文獻
第2章軟件無線電基礎
2.1軟件無線電概述
2.2軟件無線電系統架構
2.3軟件無線電系統設計與關鍵技術
2.3.1軟件無線電設計流程
2.3.2軟件無線電的設計考慮
2.3.3軟件無線電關鍵技術
2.3.4應用舉例： 基于多速率信號處理的OFDM收發信機設計
2.3.5基于多速率信號處理的OFDM系統同步解決方案
思考題
參考文獻
第3章軟件無線電實驗平臺Sora
3.1Sora簡介
3.2Sora軟件架構與軟件優化技術
3.2.1抽象無線電對象
3.2.2UMX編程
3.2.3數據包反射
3.2.4Sora獨占線程
3.2.5優化
3.2.6小結
思考題
參考文獻
第4章軟件無線電模塊化編程模型
4.1Sora積木編程模型
4.2積木編程模型
4.2.1積木
4.2.2端口和端口緩存隊列
4.2.3積木構件接口
4.2.4上下文
4.2.5積木構件的實現
4.3積木編程實例
4.3.1信宿
4.3.2信源
4.3.3過濾器
4.3.4配置處理圖
4.3.5處理圖的執行
4.3.6小結
4.4積木編程模型的高級功能
4.4.1用戶自定義接口
4.4.2控制內聯優化
4.4.3多線程支持
思考題
參考文獻
第5章軟件無線電平臺YunSDR
5.1YunSDR簡介
5.1.1YunSDR平臺的關鍵技術
5.1.2YunSDR平臺的硬件接口
5.2YunSDR系統架構
5.2.1YunSDR的硬件架構
5.2.2YunSDR的軟件架構
5.3YunSDR編程模式
5.3.1數據結構與編程模式
5.3.2MATLAB編程模式實例
5.3.3GNU Radio編程模式實例
5.3.4FPGA/SoC編程模式實例
思考題
參考文獻
第6章認知無線電的標準化進程與應用
6.1認知無線電標準化進程與潛在應用
6.2認知無線電在動態頻譜接入與共享中的應用
6.3認知無線電在高速鐵路移動通信中的應用
思考題
參考文獻
第7章基于Sora的認知軟件無線電實驗
7.1基于Sora的頻譜感知
7.2基于Sora的無線信道探測
7.3室內無線環境圖的構建
7.4移動視頻傳輸實驗
7.5動態頻譜接入與共享實驗
7.6Sora自動增益控制的設計與性能測試
思考題(備選實驗或課程設計課題)
參考文獻
第8章基于YunSDR的軟件無線電通信系統設計實驗
8.1OFDM基帶發送端系統搭建
8.2OFDM基帶接收端幀同步算法設計與驗證
8.3OFDM基帶接收端載波頻率同步算法設計與驗證
8.4OFDM基帶接收端信道估計算法設計與驗證
8.5OFDM基帶接收端系統搭建
8.6MIMOOFDM基帶發送端系統搭建
8.7MIMOOFDM基帶接收端信道估計算法設計與驗證
8.8MIMOOFDM基帶接收端系統搭建
思考題
參考文獻
第9章挑戰與展望
9.1認知軟件無線電面臨的挑戰
9.1.1認知無線電的低成本實現
9.1.2認知無線電的安全性與可信性
9.2認知軟件無線電的發展展望
9.2.1認知軟件無線電技術在新一代移動通信系統中的
重要作用
9.2.2認知計算與認知通信
思考題
參考文獻
新書資訊