随着近年来频谱资源的日趋紧张,关于如何节约频谱资源,提高频谱利用率成为了无线通信中的热门话题。认知无线电的出现为解决这个问题提供了一个有效的技术途径。认知无线电是一种智能的频谱接入和频谱共享技术。认知系统里面的认知用户,即非授权用户通过频谱感知获取主用户,即授权用户的频谱信息,从而判断出空闲频谱进行接入,而不影响主用户的正常通信。这种机制可以有效利用频谱里被授权却暂时不用的频段,从而大大提高了频谱利用率,缓解频谱资源紧张的状况。随着近年来国内外研究的深入,认知机制里面的频谱感知、频谱管理等技术在理论上已经得到了很大的发展,各种感知算法和载波选择方法都已经涌现,但是对这些算法的实际验证平台却少之又少。理论毕竟要付诸实践才能发挥作用。为此本文以微软最新设计的软件无线电平台Sora为基础,研究并设计了一个实际的认知OFDMA无线通信系统,用来验证现有的以及正在研发中的各种认知相关的算法的可行性和性能。该系统突出了认知系统的自身特点,结合了认知系统的感知算法和动态频谱接入的特性,支持多用户通信,实现了一个真正的认知无线系统,从而为我们实验室搭建了一个在实际信道中仿真和验证各种算法的硬件平台。首先,本文介绍了认知系统中采用的物理层算法的设计。物理层技术是一个通信系统能够成功传输的关键,而现有的物理层技术都是基于固定频谱接入的,不能直接适用于基于动态频谱特性的认知系统。本文设计的物理层算法侧重于解决在可变频谱信息下,如何保证进行有效的同步和均衡,同时又不对授权用户产生干扰。文中不仅对这些算法进行理论上的仿真,更展示了在实际信道通信中这些算法对接收数据的星座图的影响,从而有力地证明了在实际系统中这些算法的可行性。然后,本文介绍了频谱感知、频谱管理和频谱接入等算法以及整个认知通信系统的设计与实现。频谱感知是认知通信系统的核心,也是决定一个认知系统从用户接入成功率和频谱利用率的关键技术。同时,本文结合了理论与工程实现的特点,改进了理想模型,使之更符合工程上的实际情况,最终取得理想的效果。接着,本文从认知用户的感知流程、发送流程、接收流程出发具体介绍了该认知系统的运行,仔细阐述了所设计的系统的各个细节和参数,并给出了最终在实际信道中传输时从用户对主用户频谱信息的感知情况、从用户的频谱接入情况以及接收端接收数据的星座图。本文最后介绍了认知无线通信系统的硬件与软件实现。首先简要了介绍了认知系统在之前旧平台上的实现及其缺陷。然后介绍现在使用的Sora平台的硬件组成及系统架构。重点介绍了认知无线通信系统在Sora平台上的软件编程实现,主要是软件设计的状态机的转换,以及为了提高软件实现的效率而采取的编程上的一些技术。最后展示了认知无线通信平台的实际系统测试案例。