随着无线通信技术的不断发展和用户需求的多样化，频谱资源短缺问题逐渐变得严重。然而，已有研究表明现有的频谱资源在时域和空域等范围内利用率不高。作为一种动态频谱接入技术，认知无线电技术可以有效缓解频谱资源短缺与频谱利用率不高之间的矛盾，已经成为研究热点。在认知无线电技术中，授权用户被称为主用户，非授权用户被称为次用户。次用户在保证对主用户的干扰低于预定值的前提下，动态地接入主用户信道，从而提高了频谱的利用率。次用户通过频谱感知技术探测主用户信道的状态，之后根据感知结果，利用频谱接入（频谱共享）技术与主用户共享频段。近几年来，众多学者在不同的研究基础上从不同角度对频谱感知与接入技术进行研究，然后，在一些具体的应用场合，频谱感知与接入技术依旧存在众多问题需要解决。本文在现有研究基础上，对频谱感知与接入技术进行了深入的研究，同时，将其应用到车载网络。主要的创新性工作如下：1.在多信道认知无线网络中，提出了一种基于普遍频谱接入策略的频谱接入算法。现有的频谱接入策略：Overlay，Underlay和混合接入策略，在多信道网络中，次用户均不能获得足够的吞吐量。为此，提出了适用于多信道认知无线网络的普遍频谱接入策略。单个次用户选择一部分信道进行感知，在感知之后以混合接入策略接入信道；同时，次用户以Underlay接入策略直接接入没有被选择感知的信道。通过最优停止理论来求解最优的感知信道，同时通过凸优化理论来求解各条被选信道的最优感知时间。我们从理论上证明了次用户不需要对所有的信道进行感知，就能获得最佳的吞吐量。最优的感知信道数存在，且是唯一的。数值仿真与分析，验证了算法的有效性。2.提出了一种适用于上行链路的感知时间与传输功率联合优化算法。次用户系统面对多条主用户信道时，如何选择信道进行感知，感知之后又该如何调整信道的传输功率，是现今主要的研究问题。次用户系统包含一个基站和多个次用户。基站对主用户信道进行检测，然后次用户根据检测结果，自适应地调整发射功率。基站的感知时间和次用户的传输功率联合进行优化，以最大化次用户系统总的吞吐量。通过理论分析我们发现，基站并不需要对所有的信道进行感知，就能得到最优的吞吐量。为此，提出了两种感知信道的选择算法：基于传输速率的信道选择算法和基于服务质量（Quality of Service, QoS）的信道选择算法。仿真实验表明次用户系统在该算法能获得更多的吞吐量。3.在多个时隙的情况下，提出了一种基于半马尔科夫链（Partially Observable MarkovDecision Process, POMDP）的信道选择算法。在动态的频谱环境中，POMDP可以很好地表征次用户系统的动作。在每一个时隙开始之前，次用户需要判断：1）选择哪些信道进行感知；2）感知时间是多少；3）感知之后，各条信道的接入功率是多少?为此，我们提出了一个优化策略和次优策略，以求解POMDP问题。在单个时隙的情况下，提出一种感知时间与传输时间联合优化算法。在混合接入策略下，根据不同的感知结果，次用户的传输时间有两个值。综合考虑感知时间和传输时间对次用户的频谱丢失和主用户的干扰两者产生的影响，建立相对应的优化问题，并使用凸优化理论对其进行求解。然后，在多条信道模型中，次用户以宽带频谱感知模式感知信道，之后以混合接入策略接入，感知时间和传输时间联合被进行优化，以最大化次用户系统的总吞吐量。数值仿真与分析验证了本章所提算法具有良好的性能。4.分析了认知无线电技术在车载网络的应用研究。重点考虑路径损耗衰减对吞吐量的影响，提出了一种适用于车载网络的能量有效频谱接入算法。车辆用户在行驶过程中靠近接入点（Access Point, AP），并传输数据给AP。车辆用户通过认知无线电技术获得可用频段。在不同的位置上，选择不同的传输策略（直接传输或者中继传输）。若是车辆离AP较远时，由于路径损耗，直接传输会影响吞吐量。为此，车辆用户可以选择一个中继节点进行传输。当车辆行驶至AP较近时，次用户可以直接传输数据给AP。两种传输策略的切换时间，各个时段车辆用户的发射功率被联合进行优化，以最小化车辆用户总的能量损耗，同时满足车辆用户的QoS需求。仿真结果最终验证了算法的有效性。综上所述，本文主要研究了频谱感知与接入算法，特别是针对单个次用户系统感知与接入多条主用户信道模型进行了深入的研究，并对认知无线电技术在车载网络的应用进行了研究，同时，通过大量的仿真结果，验证本文所提算法的有效性。