认知无线电技术能够最大限度的实现用户间的频谱重用,能够在保持用户间干扰在可接受水平之内的同时提升频谱资源利用率。但是,认知无线电网络中主用户时变的特性使次用户具有高动态性,这对该网络的信道访问技术提出了更高的挑战和要求。为保障次用户的服务质量,本文考虑从频谱资源调度和频谱接入两个方面对认知无线电网络的信道访问性能进行研究。基于频谱资源调度的次级网络性能研究需要针对实际应用场景提出满足其服务需求的资源调度和分配方案。本文针对特殊场景下（如紧急救援）需要提供分级服务的认知无线电网络,研究了带有业务分级的资源调度和分配问题。考虑到带有分级服务的调度方案通常会造成低优先级业务由于长时间得不到服务而导致的饥饿问题,本项研究的研究目标是在提供尽可能公平的分配机制的基础上提升重要信息的递送效率。另外,次用户的高动态性使得业务流在接入过程中通常伴有较强的突发特性和网络拥塞问题。由于突发业务流的建模难度较大,先前的研究大多采用平滑的Poisson过程来模拟业务流的到达。但在实际通信过程中业务流在任何时间尺度都具有突发性,忽略业务流的突发特性会导致性能评价模型过于理想化。本文因此针对实际认知无线电网络的应用中影响频谱接入的因素,包括突发业务流、网络拥塞、信道衰落和有限缓存,研究了基于接入模式考虑的次级网络性能的评价问题。主要的研究成果有:首先,考虑到仅基于异构业务的分级方案并没有关注到特殊场景下包含重要信息的弹性业务,如紧急救援场景下患者的重要生命数据。本文将次用户的优先级按照关注信息分为两类,提出了一个预留信道轮询调度（Ps-rc）策略。在优先级保障阶段仅服务高优先级队列中的次用户;在轮询阶段服务低优先级次用户的同时预留一部分信道给高优先级用户,目的是在不造成低优先级用户饥饿的情况下保障高优先级用户的服务。本文采用了信道装配技术和频谱自适应技术,并给出了Ps-rc调度策略的实现方法。通过将系统的状态转移触发事件分为四类建立连续时间Markov链,刻画了次级系统中的资源流动过程。获得了四类触发事件下系统从一个一般状态出发的所有可能的目的状态、转移速率和转移条件。随后,推导出了次级系统网络容量、频谱利用率、阻塞概率、强行终止率等性能指标的解析式。数值实验证明了本文所提出的Ps-rc策略能够在混合多类型业务的认知无线电网络中保障预定义优先级用户的服务质量。其次,本文还考虑了一个更加普遍的基于异构业务分级的调度方案。在采用静态因素区分弹性业务和实时业务的基础上,为了提升包含重要信息的弹性业务的优先级,提出采用动态因素对被主用户中断的弹性业务进行再划分的方法。目的是区分其中高优先级弹性业务,并为其设置新的预留队列,安排高于实时业务的调度优先级。也即在建立区分弹性业务和实时业务队列的基础上,增加了一个预留队列给被主用户中断的高优先级弹性业务。在此基础上,本文还应用了信道装配与频谱自适应技术,提出了一个带有预留队列的优先级调度（Ps-rq）策略,并给出了资源调度和分配算法。进一步,本文建立了Ps-rq策略下的连续时间Markov链,给出了能够触发系统状态变化的转移事件、转移速率和转移条件。通过求解稳态分布获得了次级系统的性能评价指标。数值实验证明了本文所提出的Ps-rq策略能够在提供公平调度的基础上,有效提高被中断的重要弹性业务的调度优先级。然后,本文首次将两状态Markov调制的伯努利过程（MMBP-2）引入认知无线电网络中,建立了基于接入模式的带有跨层考虑的突发业务流性能评价模型。在数据链路层,本文以MMBP-2作为业务流的输入模型,模拟不同突发度的异构业务,并通过Markov链建立其之间的相关性。在建模过程中本研究还考虑到突发业务易产生的网络拥塞问题,加入了随机早期检测（RED）机制来控制网络拥塞。在物理层,次用户在信道上被成功接受的概率由Nakagami衰落、主用户活动和次用户的频谱感知共同作用。通过建立二维Markov链将上述影响频谱接入的因素整合并融于二维概率空间,获得了相应的状态转移矩阵。另外,本文还构造了前向约减后向展开的迭代算法来获得矩阵稳态解,进一步得到了次级系统的性能评价指标,包括系统吞吐量、平均时延、平均队长、总丢包率等。数值实验结果显示本文建立的评价模型能够保障次用户在突发环境下保持稳定的系统输出。对比实验证明了采用合理的拥塞控制方案有助于提升次级系统性能。最后,考虑到评价模型中采用的RED拥塞控制机制存在对参数设置敏感的问题。因此本文研究了节点拥塞问题,建立了区分优先级的双节点排队模型并提出采用平均队长指标和信道传输状态指标共同反馈网络拥塞,以降低RED机制对单参数控制的依赖性。据此,本论文设计提出了一个双阈值双指标的DI-RED拥塞控制机制,推导得到了更新后的阈值位置、分组到达率、分组丢弃概率,并给出其实现算法。同时,通过建立离散时间排队模型对带有DI-RED拥塞控制的数据传输性能进行定量分析,得到了系统性能的评价指标。数值结果显示本文提出的DI-RED机制不仅能够克服RED机制参数敏感的问题,还能在各项性能指标之间取得折中。基于此,本文将所提出的DI-RED机制应用于突发业务流评价模型中,并通过数值模拟验证了所提机制控制的有效性。