随着无线通信技术和产业的快速发展，有限的频谱资源同不断增长的无线应用需求之间的矛盾日益突出，稀缺的频谱资源已成为制约无线通信业务迅速发展的重要因素。认知无线电技术应用以及认知无线网络概念的提出，是解决频谱资源紧缺的一种有效和可行方案，具有广阔的发展前景。　　 在认知无线网络中，空闲频谱的检测和使用是两个关键步骤。现有的研究更多局限于理论分析或者是独立模块验证，很少有整体地考虑如何将空闲频谱的检测和使用应用于实际网络中去。本课题为基于LTE的认知无线网络空闲频谱检测与使用的设计与实现。所做的工作主要依托于国家科技重大专项“面向WRC-11的频谱有效利用关键技术研究及验证”(项目号2009ZX03007-004)和国家973项目“认知无线网络基础理论与关键技术研究”(项目号2009CB320400)。　　 首先，本文基于实际的硬件平台，设计实现了TD-LTE基本通信系统。具体从业务层的设计和空口协议栈的简化两个方面，最终实现了基本通信功能。　　 其次，基于此通信平台，从检测时刻、射频前端控制、基带数字信号处理以及检测结果处理等角度，在DSP中对频谱检测模块进行了设计与实现。　　 然后，根据频谱检测模块提供的数据，对空闲频谱的使用进行了设计与实现。根据频谱决策的算法，进一步实现了切换LTE系统工作频段、LTE系统工作带宽改变等功能，结合LTE实验平台实现了认知无线技术对频谱高效利用目标的验证。　　 最后，对全文进行了总结，指出了今后在设计实现时可以深入探讨的方向。