本学位论文的研究课题来源于国家自然科学基金项目——认知无线传感网络关键技术研究(项目编号:61372104),主要工作是协作频谱感知算法的提出以及协作感知系统的设计与实现。本文根据协作系统的设计要求,首先在传统算法的基础上,提出一种基于噪声不确定性的联合能量和频谱宽度感知算法,然后使用GNU Radio和USRP组建协作系统开发平台,并在此开发平台上对所提算法进行了验证,实现了频谱感知和数据传输的功能。全文共分为6章,主要内容如下:第1章介绍了课题的研究背景、研究意义和认知无线电的研究现状,并给出了本学位论文的主要内容和组织结构。第2章首先介绍了软件无线电的相关技术及研究,接着对认知无线电技术进行了分析,然后基于本文研究课题的应用场景和设计要求给出了协作频谱感知系统的方案设计,为系统的开发奠定了基础。第3章介绍了软件无线电开发平台的选择,然后结合系统设计要求,采用GNU Radio和USRP搭建协作频谱感知系统的软硬件平台,并对GNU Radio和USRP的系统结构和相关功能进行了深入的分析和探讨。第4章首先介绍了能量感知的模型,然后对协作频谱感知进行了深入的分析。在此基础上,提出一种基于噪声不确定性的联合能量和频谱宽度感知算法,并采用MATLAB仿真来分析对比该算法与其他感知算法的性能,以此证明本文提出的协作频谱感知算法性能更优。第5章介绍了一种协作频谱感知系统的实现方法,在USRP的平台上实现了协作频谱感知和数据传输的功能。首先叙述了协作频谱感知系统的搭建过程,包括GNU Radio的安装、实验平台的测试。然后在此平台上进行了本文所提算法的实现,并对实验结果进行了分析,验证了本文算法的优越性。第6章是总结与展望。