频谱感知技术能够有效地提高频谱利用率，是实现智能化频谱接入的基础;长期演进(Long Term Evolution，LTE)双层网络中的毫微微小区（femtocell）和宏小区(macrocell)使用共同的频谱，如不采取特别措施将会带来严重的相互干扰。频谱感知可以在时间、空间、频率组成的多维空间上寻找可以利用的频谱资源，将其应用于第4代移动通信系统(The Fourth Generation，4G) LTE双层网络正引起国内外研究机构和学者们的极大关注。为此，本学位论文深入研究基于多维空间的频谱感知技术并将其应用到LTE双层网络，利用频谱感知来让femtocell在多维空间中寻找频谱资源，实现智能化的接入，避免对marocell产生干扰。　　论文的主要研究工作如下:　　(1)基于空间位置信息的频谱感知　　提出一种基于空间位置信息的协同频谱感知两步算法，该算法的核心是认知用户利用空间位置信息，来判断是否允许接入主用户的频谱。该算法主要包含两部分内容:1）一种多个认知用户协作的两步融合频谱感知方案，在认知用户间采用硬合并的方法进行协同感知;2）认知用户在对主用户信号的检测过程中，同时推导出认知用户和主用户的相对空间位置信息，以空间位置信息和主用户信号存在信息为基础，来判断认知用户是否接入频谱，以改善频谱感知方法的性能。　　(2) LTE TDD系统中femtocell的双向频谱感知以及混合频谱接入　　提出一种LTE TDD系统中femtocell的双向频谱感知和overlay和underlay混合式频谱接入算法。首先给出LTE TDD系统中femtocell和macrocell使用频谱的网络结构，接着论述该双向感知算法的主感知和辅助感知这两个过程;基于双向感知得到的信息，femtocell可以灵活地以overlay方式或underlay方式与macrocell共享频谱。仿真结果表明，在控制femtocell对macrocell干扰的前提下，所提算法提升了femtocell的吞吐量，提高了频谱的有效利用率。　　(3) LTE FDD系统中femtocell基于业务类型判断的频谱感知和频谱接入　　提出一种LTE FDD系统中femtocell基于业务类型判断的频谱感知和频谱接入算法。该算法频谱感知的核心是通过对宏小区用户ACK信息和数据信息的检测来判断其下行频谱使用情况，同时识别该宏小区用户的业务类型，算法中考虑了宏小区用户的话音和数据这两种基本业务，利用不同业务在上、下行的频谱占用特点来判断其类型;在频谱感知的基础上，femtoeell基于业务类型的判断来确定是采用跳频还是功率控制方式接入频谱，当宏小区用户的业务类型是话音时，femtocell采用前者，否则采用后者。仿真结果表明，在对macrocell的干扰约束限制下，所提算法提升了femtocell的吞吐量。　　(4) LTE FDD系统中femtocell基于感知周期优化的频谱感知　　提出一种LTE FDD系统中femtocell基于感知周期优化的频谱感知算法。该算法主要包含两部分内容:1）以检测出femtocell范围内的宏小区用户为目标，采用基于LTE双层网络拓扑结构的频谱感知方法;2）基于宏小区用户承载的业务类型，动态调整频谱感知周期。仿真结果表明，该算法在控制对宏小区用户的干扰和控制感知能量开销的情况下，提高了femtocell的吞吐量。