认知无线电以频谱共享的方式提高通信系统的频谱利用率,是第五代移动通信系统(The Fifth Generation Mobile Communication System,5G)的关键技术之一。不同的认知无线电系统关注的系统性能有所不同:对于数据传输效率要求较高的系统,往往研究如何提高系统吞吐量;而对于节点能量受限的系统,往往研究如何提高系统能效。本文针对能量受限的认知无线电系统展开研究,重点研究顺序信道感知过程中,频谱感知与频谱接入对能量效率(Energy Efficiency,EE)的影响。主要研究内容与成果如下:(1)研究了顺序信道感知过程中感知方案与认知系统能量效率的关系。针对两种不同的感知-接入方案,提出了相应的感知-传输时隙调度策略,建立了不同方案下的能量效率模型与能量效率优化模型,进而研究感知信道数与认知系统能量效率之间的关系。理论分析与仿真结果表明:在感知空闲信道立即停止感知的方案中,感知信道的数目对能量效率基本没有影响,但对吞吐量有明显影响;而在感知固定信道数然后选择空闲信道接入的方案中,由于次用户感知信道数目固定,因此能量效率随着感知信道的数目增加而单调减小。(2)提出了一种能够保障服务质量(Quality of Service,QoS)的能量有效的混合频谱接入方案。在此方案中,次用户(Secondary User,SU)首先预估其在不同信道上可能对主用户(Primary User,PU)造成的干扰增益,按照干扰增益升序确定信道感知顺序并执行顺序信道感知;然后,考虑认知用户能够以混合Overlay/Underlay的频谱共享模式使用空闲/非空闲信道,根据信道感知结果同时考虑次用户的QoS约束设计接入信道选择-功率控制联合优化方案;最后,据此提出一种能量有效的感知-接入功率控制联合优化算法,并仿真分析了认知系统能量效率与次用户QoS、主用户规模之间的关系,以及适用该方案的最佳场景。本文研究表明,合理设计信道感知方案及其时隙调度策略、联合优化接入信道选择与功率控制等方法,均有助于提升认知系统的能量效率,对解决能量受限的认知系统的高效传输问题具有指导意义。