随着社会的快速发展,各种无线通信服务增多,频谱资源日益紧张。现在频谱资源存在着严重的利用率不足的问题,为了解决这一问题,认知无线电采用动态频谱接入技术,该技术可准确地检测到未被占用的授权频谱资源,并充分利用这些未被占用的频谱资源,改善了固定频谱分配制度造成不足。频谱感知是认知无线电的关键技术之一,可以感知频谱环境。由于频谱感知需要较高的实时性和可靠性,因此传统的窄带信号检测技术扩展到宽带频谱感知中是值得研究的。同时,为了高效地实现频谱感知,需进一步研究频谱感知相关的检测算法。宽带频谱感知是认知无线电应用的前提,因此,为了提高宽带频谱感知能力,本文对其进行了深入研究。首先,论文介绍了认知无线电的基本概念和关键技术,总结了频谱感知技术的研究现状。介绍了多种检测方法,包括接收机检测、发射机检测和协作频谱感知等。着重对功率谱检测进行了介绍,说明了功率谱密度函数和功率谱估计的几种常用的方法。其次,传统信号检测方法在宽带信号检测应用中存在采样率高等问题,而压缩感知技术可以有效降低信号采样速率,缓解了A/D器件和DSP处理器的压力。由于在不确定性噪声环境下信号检测技术存在灵敏度低、检测时间长等问题,本文研究了一种基于压缩感知的功率谱检测算法,结合稀疏信号压缩采样后的自相关特性,该算法能在不确定噪声环境下以低采样率检测信号频谱。仿真结果表明:在BPSK和MSK调制方式下,该方法能准确地检测到主用户频谱。同时,在低信噪比环境下,增加压缩比可改善检测性能。最后,针对单门限检测算法存在高虚警概率等问题,本文研究了一种基于功率谱的双门限检测。经过仿真表明该方法有效地实现了功率谱检测,并且明显的改善了单门限检测中的虚警概率和检测概率,能够快速、准确地捕获传播信道内的无线信号。