随着无线电的普及,频谱资源变得越来越稀缺,这就造成了未授权用户可以合法使用的频带非常有限,正在使用的频带占总频带的比例不高。而认知无线电技术的出现,就是在不影响主用户频带资源的情况下,从而达到解决频带资源拥堵和分配不均等缺陷的目的。在认知无线电技术中,宽带频谱感知是非常重要一个组成部分,而采集宽带信号和对宽带信号进行检测又是宽带频谱感知中的重点,也是难点。特别是采集的信号高达GHz时,使用传统的奈奎斯特采样定理进行宽带信号采样时,能够支持奈奎斯特采样定理的AD设备很少,而且成本很高。在检测宽带信号时,绝大多数情况下是属于盲检测,对信号的先验知识了解的很少,现有的检测方法或无法适用于低噪比情形(能量检测等),或计算复杂度高(循环平稳检测等)。在此基础上,本文对基于欠采样的宽带频谱感知技术进行了详细的研究。具体的研究内容和结果如下:1.在频谱感知的基本模型下,对最基本的三种经典的频谱感知算法进行了分析:利用信号能量进行检测的能量算法、在特定条件下使信号输出信噪比最大化的匹配滤波器检测算法以及利用信号内在周期性进行循环平稳特征检测算法。为了使这三种算法更加系统化,在第三章中不仅介绍了三种算法的特性,还重新推导三种算法的检验过程,阐述了三种检测算法各自的优缺点和适用的范围,这为全文研究工作奠定了理论基础。2.提出了一种基于嵌套采样的频谱感知方法,它是一种打破奈奎斯特定理分析现代信号的方法。使用此方法,可以使用比奈奎斯特速率低得多的采样率同时对信号进行欠采样并恢复其频谱。在对宽带频谱感知过程中涉及的宽带信号进行频谱分析时,嵌套采样结果可以直接频谱分析,本文在嵌套采样和频谱感知,提出了一种基于嵌套采样的频谱感知算法,相较于其他算法而言,该算法具有较低的采样率,同等采样率下,具有更高的检测性能。3.提出了一种基于嵌套采样的非圆信号的频谱感知算法。在实际的通信系统中,非圆信号是一种非常常见的信号。对于非循环圆信号来说,二阶统计特性除协方差外还包括共轭协方差,但现有感知算法都忽略了其共轭协方差。基于此,对于非圆信号,设计了一种新的非圆信号检测算法,并使用通过嵌套采样的协方差和共轭协方差构造出检验统计量,并推导了理论阈值。为了验证所提方法的检测性能,从检验统计量的特性、采样序列、采样长度和虚警概率等多个角度对所提方法的性能进行了研究。结果表明,该方法具有比其他感知算法更好的感知性能。另外,所提出的方法不需要任何已知的信道、噪声和主要用户的先验信息,并且即使在具有少量采样点和低SNR的场景中也可以实现较好的性能,可以广泛用于频谱检测的实际应用中。