认知无线电通过感知无线环境,发现空闲的授权频段,实现频谱资源的重复利用,可以有效地缓解频谱资源日益稀缺的问题。首先,本文研究了认知无线电技术的背景和原理,重点研究了协作频谱感知理论中的协作通信技术、频谱感知技术和协作感知技术,及压缩感知理论中的信号稀疏表示、测量矩阵设计和信号重构算法。其次,本文在研究了认知无线电、协作频谱感知理论的基础上,建立了协作频谱感知的系统模型,提出了基于非理想控制信道的协作节点选择算法,并进行性能分析。仿真结果显示,在达到系统的目标误警概率的要求下,选择等效检测概率高的部分认知用户参与协作频谱感知,与网络中所有认知用户参与协作频谱感知的频谱检测性能近似,但减少了向融合中心发送的本地判决的数量,减小了融合中心进行数据融合的时间,降低了判决阈值的精度要求,减小了系统的功耗。最后,本文在研究了压缩感知理论的基础上,建立了压缩协作频谱感知的系统模型,提出了基于压缩协作频谱感知的联合恢复算法,并进行性能分析。仿真结果显示,参与协作频谱感知的每个认知用户随机感知部分信道,就可以达到理想的检测概率和误警概率,同时减少了每个认知用户的感知负担和融合中心的计算负载,降低了系统的功耗。