随着无线通信技术和业务的快速发展,异构化、泛在化、认知化成为无线网络的发展方向。未来的无线网络是一个由很多个不同种类的网络结合在一起构成的异构网络环境。在异构无线网络环境下如何合理地分配频谱资源使更多的用户有效地共享无线频谱资源具有重要的研究意义和现实意义。认知无线电技术的出现为实现异构网络底层物理接口的融合开创了崭新的局面。本学位论文分析了现有异构网络中以认知无线电技术为基础的各种频谱接入方案的特点,并提出了一种异构网络环境下具有保护信道的频谱接入方案。首先,根据异构网络的特点及现有异构网络环境下的频谱接入方案中存在的问题,以载波侦听多址访问方案为基础,提出了异构网络环境下具有保护信道的频谱接入方案。该方案通过设置保护信道的方法来有效地控制在异构网络共存环境下网络出现负载过高的现象并有效地利用频谱资源。其次,采用排队论的分析方法构建了异构网络环境下具有保护信道的频谱接入方案的三维马尔科夫模型,并通过矩阵分析方法得出了此系统的稳态概率和系统的两个重要性能指标:用户的呼损率和吞吐量,进一步探讨了不同的系统参数对所提出方案性能的影响。最后,设计了在给定的异构网络环境下,找出最优保护信道数的算法。该算法能够求出用户到达率、网络服务速率及网络中的总信道数等系统的参数不同的条件下需要设置的最优保护信道数,使得系统的吞吐量达到最高。仿真实验结果表明,本论文所提出的方案与不具有保护信道的载波侦听多址方案相比,具有较高的吞吐量和较低的呼损率,有效地防止了因过多的用户进入某一网络而导致该网络性能下降的现象。本文所提出的方案及所设计的最优保护信道数优化算法有助于提高异构网络环境下频谱资源的有效利用率进一步提高网络的性能。