频谱感知技术是实现认知无线电技术及应用、构建认知无线电网络的核心技术,也是保护授权用户免受有害干扰、提高认知无线电网络自身频谱资源利用率的重要前提。本文从快速、准确、高灵敏度的检测要求出发,深入研究了单双次协同频谱感知技术。本文基于Ganesan协同频谱感知方案,考虑认知用户传输功率受限,两认知用户与授权用户之间相对位置在三维空间任意分布,受到地理信息、射频环境和环境背景等多维因素影响,研究了一种无线环境下的判别协同感知性能优劣的模型,同时给出从不同维度提高频谱感知准确性和快速性的优化方案及若干命题,并通过相应的数值仿真和蒙特卡洛仿真验证所提优化方案。研究结果表明:单次协同感知性能受到路径损耗指数、衰减因子、频率、用户间相对位置变化和用户传输功率等多维参数的相互制约,但是在满足一定条件时存在优化的可能,甚至有很大优化空间。此外,研究也表明了所研究的多维度影响及优化同样适应于多用户认知无线电网络。在两认知用户的单次协同网络中,本文还探讨了通过感知授权用户没出现的检测概率来评估协同感知性能的方案并给出实现最优性能的目标函数,通过数值仿真和蒙特卡洛仿真验证协同感知方案比独立感知结果更准确可靠。针对无线电磁环境非常恶劣的多用户认知无线电网络,本文研究了分布式与集中式相结合的混合式双次协同频谱感知模型,数值仿真和蒙特卡洛仿真验证当第二次协同采用适当的判决融合准则时,所提方案可以很大程度上提高频谱感知的准确性。在大型的认知无线电网络中,考虑感知时间,系统信令开销,复杂度等因素的限制,在保证系统平均错误率最小的情况下对协同认知用户数和判决值进行了联合优化,给出优化表达式并通过理论分析和蒙特卡洛仿真验证。