在过去的几十年,无线通信技术飞速发展,越来越多的新技术涌现出来,同时对频谱资源的需求也越来越高。然而,现行的频谱分配政策基于固定分配原则,将授权频段分配给专门的用户使用,且这些用户独占该频段。随着无线通信技术的发展,这种固定频谱分配政策直接导致频谱资源的匮乏。然而,美国联邦通信委员会(FCC)的研究表明实际授权频谱的利用率无论是空间还是时间上都是很低的。为了解决频谱资源稀缺和其利用率低下之间的矛盾,认知无线电技术应运而生。它可以通过认知用户向首要用户采用租用频谱或共享频谱的方式来提高频谱利用率。作为一种智能型的无线通信系统,认知用户可以感知周围无线环境,并且适应它。它可以在对首要用户尽可能不造成干扰的条件下利用频谱空洞。本论文研究了认知无线电系统的频谱感知技术,其主要贡献如下：1研究了能量受限认知网络的最小信道检测开销问题。考虑到每个认知用户接收到信噪比的不同性,分析了计数算法的性能,证明当认知用户数目无限大时,只要满足一定条件,系统的探测概率Pd=1,虚警概率Pf=0。如果认知用户数目有限时,选择全部认知用户合作参与频谱感知并不能使系统性能最优,而是应该选择其中信噪比更高的部分认知用户参与频谱感知,并给出满足系统性能所需的最小认知用户数量的表达式。在此基础上,在最小化信道检测开销约束条件下,推导出其所需感知时长的条件。仿真结果表明,认知用户接收到的信噪比平均值SNP相同情况下,如果选用部分性能较好用户,则有对应的所需认知用户数量和相应的感知时长,使信道检测开销最小。2合作频谱感知技术通过多个认知用户合作参与频谱感知提高了系统的性能。然而,随着参与感知的认知用户数量增多,系统资源消耗也随之增大。为了平衡系统性能和系统资源效率,在考虑到感知开销及系统效用的基础上,提出基于最大系统效用合作频谱感知优化算法。仿真表明在满足给定系统探测概率前提下,有相应的认知用户数量和感知时长使认知系统效用最大。3传统感知方式基于被动避让方式,认知用户感知到首要用户出现,则切换信道,这样不可避免增加了对首要用户的干扰。为此,提出了基于主动式频谱感知的智能信道切换算法。首先分析了在多信道条件下,认知用户可用带宽的选择问题。在并行感知和顺序感知的前提下,考虑到感知开销,得到了单用户条件下吞吐量最大时所需的信道数。然后,在主动式频谱感知方式下,通过信道空闲时长预测提出了一种智能型的信道切换算法。仿真表明它在对首要用户干扰最小前提下,有效减少了信道切换次数约20%。