随着无线通信业务需求的发展，新的无线通信技术标准迅速涌现，无线频谱资源稀缺与新技术新业务对无线频谱资源巨大需求的矛盾日益突出。认知无线电能够机会接入主用户拥有使用许可的频带，从而大大提高频谱利用率。频谱感知技术是认知无线电中发现频谱接入机会―――频谱空洞、避免干扰主用户的关键技术，同时又很具有挑战性。多节点合作频谱感知技术能够克服单节点频谱感知技术在衰落信道以及阴影效应等影响下的感知性能下降。在合作频谱感知中，次用户通过感知信息的交换与融合，可以获得合作分集增益，提高整个认知无线电系统的感知性能。但是在合作频谱感知中，不同的次用户贡献的用于最终判决的信息量是不同的，即不同次用户的感知信息具有不同的置信度。本论文研究了合作感知的数据融合方案中基于次用户置信度的感知数据融合问题，提出了一种有区别的本地感知数据量化方法。由于无线通信系统中信号具有多个维度的特点，频谱空洞也因此具有多个维度。频率是频谱空洞固有的维度，除此之外还有两个基本维度：时间和空间。频谱感知技术应该能够充分发掘多个维度的频谱空洞以最大限度的提高频谱利用率。对于时间维，提高感知准确性（减小虚警概率和漏检概率）和提高感知速度（尽快发现频谱空洞以及尽快退避主用户）是频谱感知技术所追求的目标，本论文在序贯概率比检验的基础上，提出了一个基于异步帧结构全局序贯概率比检验的感知方案。对于空间维，本论文提出了一个迭代算法用来定位主用户，然后可以根据路径衰减模型发掘大尺度空间维频谱空洞。认知无线电中强大的网络支持使频谱感知事半功倍，无线电磁频谱地图即是一种网络支持的数据形式，它可以为一定区域内的认知无线电网络提供本地无线电磁环境的先验信息。本文综合研究了时间维与空间维的频谱空洞，提出了两种无线电磁频谱地图的建立与更新方法。