随着无线应用范围的日益扩展，各种新型无线接入方式不断涌现（如，无线局域网，无线传感器网络，蓝牙等），导致了无线频谱资源越来越紧缺。认知无线电是实现频谱资源共享的关键技术，可有效提高无线频谱利用率以满足日益增长的无线通信业务需求，因此在下一代无线网络中将有广泛的应用前景。一般而言，认知无线电系统需要首先感知到空闲频谱的存在，然后对其加以充分利用，以此提高无线频谱利用率。因此，快速可靠的频谱感知技术是决定认知无线电由理论研究走向实用阶段的关键因素。　　 本论文以认知无线电技术为背景，深入研究认知无线电网络中的协作频谱感知技术，通过认知用户之间的彼此协作，以有效改善认知用户的频谱感知性能，主要工作和创新如下：　　 （1）构建了认知无线电协作感知模型，提出了基于放大转发和解码转发的协作频谱感知方案。　　 通过认知用户间的彼此协作，可以使得认知无线电网络获得明显的空间分集增益，从而显著改善认知无线电系统的感知性能。由此，提出了两种基于放大转发和解码转发的协作频谱感知方案，并且在瑞利衰落环境下对所提方案的检测概率和检测时间进行了理论分析，给出了非协作感知和协作感知的检测概率和检测时间的解析表达式。仿真实验结果表明：在虚警概率一定的情况下，协作感知方案的检测概率明显优于非协作方案，并且可以显著减少感知时间，这也说明了用户协作为认知无线电网络带来了可观的感知性能增益。　　 （2）构建了多认知用户协作感知模型，提出了基于最佳中继选择的协作频谱感知方案。　　 根据认知网络中所有候选用户的通信链路质量，选择最佳中继对主用户进行协作感知，从而可以获得明显的多用户分集增益，显著提高认知无线电系统的感知性能。在瑞利衰落环境下，对所提出的多用户协作方案和传统非协作方案的检测性能进行了理论分析，得到了系统检测概率和检测时间的解析表达式。仿真结果表明，与非协作方案相比，多用户协作感知方案能够显著提高主用户的检测概率，所需的检测时间明显减少，且随着候选中继用户数目的增加，多用户协作方案能获得更多的分集增益，因而对主用户检测性能的改善量越加明显。　　 （3）构建了自适应用户协作频谱感知的系统模型，提出了基于自适应用户数据融合的协作频谱感知方案。　　 通过利用认知用户间的自适应协作，提出一种基于自适应用户数据融合的协作频谱感知方案，以改善对主用户的检测性能。在瑞利衰落环境下，理论推导了所提自适应协作数据融合方案的检测概率和检测时间。根据推导得到的性能解析表达式，对非协作方案和所提出的自适应协作融合方案，进行了相应的数值实验和性能比较。结果表明：与非协作方案相比，自适应协作融合方案显著提高了系统检测概率，同时检测时间也明显减少。