随着无线通信技术的飞速发展,传统的静态频谱分配机制与频谱实际需求之间的矛盾日益显著,频谱短缺现象日益严重。频谱资源的利用率问题成为未来移动通信发展的一大瓶颈。认知无线电(CR:Cognitive Radio)作为一种革命性智能频谱共享技术,实现了对已分配给授权用户但未被占用频谱的动态接入与共享,显著提高了频谱的使用率,近年来受到了广泛的关注。组建认知无线电网络(CRN:Cognitive Radio Networks)首要解决的核心问题是体现CR认知特性的频谱检测。本文选题来源于国家高技术研究发展计划(863国家重大专项),主要探讨认知无线电系统的物理层频谱检测技术。本文在熟悉认知无线电基本原理和相关标准演进的基础上,就认知无线电物理层频谱检测算法的理论和应用完成了以下研究成果:深入分析了认知无线电频谱检测技术,着眼于物理层频谱检测算法,借鉴于经典的统计信号检测理论,重点研究了基于通信信号循环平稳特征的低信噪比环境下的频谱检测算法。利用MATLAB对两种循环平稳检测器进行具体的建模仿真,在比较二者性能特点的同时,简要归纳了CRN中频谱检测的一般性需求,即检测器可针对特定的目标信号进行设计以达到经济有效的检测结果。将CR系统频谱检测的初级用户定位为采用OFDM调制的数字电视(DTV:Digital TV)频段的DTV信号,基于传统的OFDM信号循环前缀检测法,对检测器进行改进,在保证检测性能的基础上获得具有鲁棒性的判决门限。并在MATLAB仿真中,将本文提出的检测器应用于北京地区实际DTV信号(CMMB和DMB-T)的检测,此外采用逻辑或的多节点感知信息融合机制改善了瑞利平坦慢衰落信道中的检测性能。