随着无线和移动通信的不断发展,行业将需要越来越多的频谱资源来支持大量新兴的无线服务。然而,在目前的频谱管理框架内,所有频段只分配给特定的服务,不容许未授权用户进行使用。频谱稀缺问题日益突出,引起了无线系统设计者和电信决策者的担忧。实际调查结果表明授权频谱未在巨大的时间和空间维度中得到充分利用。为了解决频谱稀缺与频谱利用率不足的问题,认知无线电技术(Cognitive Radio,CR)应运而生。通过允许非授权用户从授权用户中借用未使用的频段或与后者共享频谱来提高频谱利用率。频谱感知与频谱分配作为认知无线电的核心技术,需要准确、快速的识别空闲频谱并进行合理的分配。为提高认知无线电中传输可靠性与频谱利用率,本文对频谱感知与频谱分配作出了深入研究,并给出了相关算法。具体研究容如下:1.针对传统合作频谱感知中忽略了传感器分布情况与阴影衰落影响关系的问题,本文给出了一种最大可靠性合作频谱感知算法。算法除了使用传统的检测概率以及虚警概率这两个参数来衡量感知性能之外加入了空间关联度来保证传感器位置分布均匀,减少了感知信息收集的冗余度。然后给出了一种考虑上述三个参数的合作感知集合构造方案,并通过引入中心节点简化了计算量。接着将构造完成的集合作为样本空间,在整个网络生存时间内周期性的计算选择最优集合作为感知集合,并考虑了无线传感网能量有限的特性对样本空间进行了更新。最后对该算法进行了仿真,经验证本算法有效提高了合作传感器节点的可靠性,减小了阴影衰落对于传感器的影响,特别是在非均匀分布的情况下。2.针对目前频谱分配中通常只针对连续频谱导致频谱利用率低的问题,本文引入了频谱聚合技术,将多个离散频段聚合为一个带宽更大的频段以满足不同需求的用户使用,给出了一种基于频谱聚合的多用户上置信算法。算法首先利用研究内容一的合作频谱感知来技术获得的频谱空穴情况。然后以滑动窗口机制为基础进行分组并划分单位信道,进一步细化了分配粒度,将一对一的分配扩展为多对多的信道分配。接着将场景转换为多用户多臂赌博机问题,改进了传统的上置信界算法,使多个节点之间进行信息交换,共同进行收敛。通过仿真验证,本算法有效提高了数据传输的可靠性,增加了整个频谱的利用率,特别是在空闲频谱连续性较差的情况下。