随着无线通信技术的不断进步及相应业务对频谱资源需求量的急剧增加,使得传统的、静态的频谱资源分配方式面临巨大挑战。这种分配方式的频谱资源利用效率很低,成为下一代无线通信发展的一个瓶颈。基于上述前提,Joseph Mitola提出了认知无线电(Cognitive Radio,CR)的技术。认知无线电技术使得无线电系统能够依据周围环境变化来进行环境感知、历史经验学习和智能结果的判决以适应系统传输参数的变化。认知无线电为改变传统频谱的使用方式提供了可能,能增加无线通信系统的频谱使用数量。它能在最小化对现有系统干扰的前提下以一种智能、机会式、动态的方式使用空闲频谱。目前,认知无线电技术已经成为提高现有无线频谱效率最关键的技术之一。用户资源与可用频谱资源的合理调度是认知无线电的关键技术之一。通过频谱检测技术,次级用户会获得一系列可用的频谱资源(频谱资源的业务特性均不相同)。基于相关信息,次级用户可以动态使用其中的频谱进行信息的传输。然而,为了不给主用户造成干扰,当主用户需要重新使用这些频段时,次级用户必须及时退出或者切换到别的频段。这必然会造成次级用户业务的延迟或掉话,因此,为了保证次级用户服务质量(Quality of Service,QoS)并且高效率地利用检测到的频谱,研究者必须基于相关资源信息选择较好的调度方案。总体来说,本文的研究主要集中在以下几个方面：首先,基于未来无线通信的发展趋势,本文详细描述了认知无线电技术,包括技术起源、目前的研究进展及标准化工作、技术未来的挑战及应用等。为了保证次级用户的QoS和频谱资源的使用效率,本文提出了一种认知无线电基于数据分层和频谱稳定度的调度方案。通过分层编码方案,用户数据可以分为重要的基础层和重要性次之的增强层。依据检测频谱的稳定度情况,本方案将基础层分配给稳定度高的频段,增强层分配给稳定度较低的频段。当主用户重新占用稳定度较低的频段时,只有增强层要及时退出,造成延迟或者掉话。这样可以保证基础层的传输质量,为用户带来基本的业务体验,避免用户业务的整体掉话。自此基础上,本文又基于分层方案提出了几种改进方案,综合了分层、冗余、单信道传输方案的优点,为用户带来较高的业务体验。目前,由于OFDM技术的发展,关于时-频资源的调度已经成为研究热点,基于上述前提,以分层编码为基础,本文提出了一种认知无线电基于效用的时-频资源调度方案,以最大化次级用户的回报为目标。与传统的最大化系统吞吐量调度方案不同,本方案的回报函数综合了信道稳定度、吞吐量、时延、数据依存关系几个因素,考虑因素更加全面,能为用户带来更好的业务体验。论文最后对全文进行了总结,并展望了今后的研究方向。