随着对无线网络服务需求越来越大,以及日益严峻的频谱资源稀缺问题,认知无线传感网络被提出。它可以在主用户不存在时机会动态地接入空穴频谱。认知无线传感网与经典无线传感器网络不同,它是一种新型的智能无线电通信网络。认知无线传感网周期感知授权频谱,在不影响主用户的情况下动态接入,极大地提高了频谱资源的利用率。利用认知无线电技术在给我们带来便利的同时也给我们带来了额外的挑战。由于认知节点的能量低且不易充电,采用复杂的认知无线电技术很大程度会影响网络的生存时间。此外,为了提高频谱感知性能,我们采用协作频谱感知技术。在协作频谱感知过程中,多个节点协作判决授权频段主用户是否存在。检测概率和虚警概率是两个很重要的协作感知参数,他们影响着检测的精确度以及空闲频谱的利用率。如何提高传感节点的数据处理速度以及延长网络使用寿命,并且提高网络的吞吐量这些都是认知无线传感网络的重要研究内容。本文简单介绍了认知无线传感网的背景知识以及分类,受频谱资源稀缺的影响,经典无线传感网的发展极大地被制约。认知无线电技术是运用频谱感知技术,使未授权的次用户在主用户不使用该频段时灵活接入,从而提高了频谱资源的利用率。本文的课题“认知无线传感网频谱感知技术”就是把经典的无线传感网与认知无线电技术相结合,解决频谱资源稀缺的问题,提高无线传感网的效率和寿命。本文第二部分主要针对传感网节点进行协作频谱感知时的决策融合问题,介绍了数据融合算法的分类,以及匹配滤波器检测、能量检测、循环平稳特征检测。着重分析了三种检测方式的优缺点,由于能量检测无需主用户的先验信息,且计算简单适应各种场景,本文都将使用能量检测的方法作为单节点频谱感知的手段。由于信道衰落,隐终端等问题,单节点的频谱感知性能较弱,需要多个节点协作频谱感知。本文给出了“与”融合、“或”融合、“表决”融合的检测概率、虚警概率表达式。此外本文还介绍了分簇网络和分簇算法,为后文的研究打下基础。由于传感器节点的能量低且不易充电,引入频谱感知功能后感知节点能耗问题尤为严重。本文第三部分重点从吞吐量能耗均衡的角度来研究该课题。吞吐量是单位时间内有用信息传递的量,吞吐量越高性能越优。我们研究在满足一定的检测概率和虚警概率条件下,选择最优参与协作的认知用户个数,既要满足频谱检测性能又要降低网络节点的能耗,从而使吞吐量达到最大同时节点寿命最长。此外由于信道存在衰落和阴影效应,次用户发送的比特信息可能会发生错误,本文还分析了信道错误对参与协作的次用户个数的影响。最后分析了节点协作时“与”融合、“或”融合、“表决”融合三种方式的吞吐量,仿真表明表决融合吞吐量效率最高。由于认知无线传感网节点能量低且认知能力弱,本文最后部分提出了删检策略(Censoring Scheme)与睡眠机制相结合的频谱感知方案,这种方式可以在满足检测性能的基础上,极大地减少每个节点的能耗。删检策略指节点是否发送频谱感知结果由选择的融合策略门限决定,本文采用双门限,经典协作频谱感知中对于OR融合算法,只要有一个次用户发送判决为1,则系统认为主用户存在;AND融合算法,所有的次用户都发送1,才可以判定主用户存在。因此本文对双门限进行改进,采用OR融合算法只有次用户判定为1才发送给簇头,采用AND融合算法只有次用户发送0才发送给簇头,否则节点就不发送感知结果,这样可以进一步减少能耗。不发送信息的节点采用睡眠机制,在满足给定检测概率和虚警概率的情况下,感知节点以一定概率休眠,节点在睡眠与感知两个阶段切换,仿真结果表明这种机制可以极大地减少能耗。此外,本文是基于分簇模型的情况下研究删检机制和睡眠机制。由于采用分簇算法,不是所有的次用户判决结果都直接发送给融合中心。次用户先将判决结果发送给簇头,簇头再将融合结果发送给融合中心,这样减小了发送时的能耗,从而网络能耗大大减小。