频谱感知就是指通过一些高效的信号检测识别算法来获得各无线通信频段的占用情况。它的应用已经延伸到了许多相关领域,其中最为突出的就是在认知无线电(Cognitive Radio, CR)通信系统中的应用。该系统利用感知出来的空闲频段来传输系统数据,一旦检测到该频段被授权用户重新占用,CR系统便立即退出,再在其他空闲频段上进行数据传输,通过这种频谱共享的方式大大提高了频谱的利用率。可见频谱感知技术是该系统正常工作的根本所在。本文分析讨论的基于循环平稳理论的频谱感知算法,有效地克服了其他算法的缺点,不仅能有效地检测出信号的有无,还能在一定程度上识别信号的某些调制参数以及完成信号的区分,硬件实现也不复杂。在对信号的循环平稳理论进行深入分析的基础上,提出了基于循环自相关CAF函数易于实现的频谱感知算法,然后据此实现对BPSK信号的循环平稳检测及参数识别。在构建具体算法原理的基础上,对BPSK信号的检测识别进行了Matlab性能仿真以及FPGA实现验证。通过在线仿真测试时的大量数据统计从实践中证实了基于循环平稳性对信号检测以及参数识别的可行性。更进一步的,本文实现了对射频接收的OFDM信号和模拟电视信号的循环平稳检测。首先分析这两种信号在干扰信号和噪声中的循环平稳检测算法原理,然后对其进行一系列的Matlab性能仿真分析,最后根据仿真链路进行了具体的FPGA链路设计和Modelsim功能仿真,并在自主研发的认知无线电硬件平台上将其实现,在一定程度上实现了信号的区分。由此探讨了基于循环平稳性的频谱感知算法在CR通信系统中的应用和优势,从而为今后CR系统中除去静默期机制,提高数据率提供了理论与实践依据。另外,本文进行的一些硬件接口和算法模块的FPGA设计,比如FPGA芯片与ADC芯片的ADC接口模块,还有基带FPGA与射频板控制命令交互的SPI接口模块,以及非对称步进速率自动增益控制AGC算法模块等等,使得基于循环平稳性的频谱感知算法在认知无线电硬件平台上得以完整实现。