随着无线通信技术的发展,频谱资源的使用日趋频繁,无线频谱的紧缺成为限制无线通信发展的新瓶颈。认知无线电技术能够感知频谱环境,实时地调整传输参数,以伺机的方式使用空闲的授权频谱,可以有效解决频谱资源缺乏问题,成为近年来无线通信领域的一个研究热点。本文基于认知无线电的基本原理,设计了一个由频谱环境模拟器、认知节点、管理中心构成的认知无线电通信演示系统。对系统工作场景、各个功能实体的功能以及节点间传输的信息内容、帧格式进行了设计,形成了比较完善的通信协议。并且在DSP+FPGA硬件平台上实现了认知系统的正常运行。最后提出了改进的频谱管理算法,并且进行了仿真,验证了相较于传统频谱管理的性能提升。本系统凸显了认知无线电理论运用于实际通信中对频谱利用率的提升,使系统内的用户能够在损失少量通信实时性的情况下高效地利用频谱资源。