认知无线电(Cognitive Radio,CR)技术是一种能够感知外界环境同时自适应改变通信策略的新兴无线通信技术。本文重点研究认知终端感知电波传播环境的问题,在电波传播环境特征的描述和提取两方面提出改进措施:在无线环境描述及建模方面,本文提出的基于散射点空间分布的MIMO信道模型,建立了环境中散射点空间分布和信道脉冲响应的映射关系,并通过有效响应分布函数(Efficient Response Distribution Function,ERDF)用极少的压缩有效值来计算出空间中任意位置的天线响应。提出的模型与传统的基于几何MIMO信道具有相同的仿真效果,但在计算时间复杂度上优于传统模型,这一特性使得认知终端可以在短时间内仿真出所有可能场景对应的信道脉冲响应,为及时改变通信策略提供依据。在无线环境特征参数提取方面,本文主要研究无源认知终端在直射路径信号缺失的情况下,从非直射路径信号中提取目标散射点位置和速度参数的问题。本文提出基于可拆分的非线性最小二乘的目标参数联合估计算法(SNLS),即从非直射路径中联合估计出目标位置、速度以及发射机发射信号波形,并且推导了算法中估计量的克拉美洛界(CRB)表达式。最后考察了在不同场景下算法的参数估计效果,理论和仿真结果表明:提出的算法能够直接从非直射信号中估计出目标的位置和速度以及重构出发射信号,估计性能随信噪比增加而提升明显,在较低信噪比的情况下,采用阵列天线系统接收信号能获得较好的估计效果。