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认知无线电(Cognitive Radio, CR)可以通过共享宝贵的无线频谱资源来解决频谱匮乏问题。自适应调制技术能够在满足目标误比特率(Bit Error Rate, BER)条件下,根据信道状态信息(Channel State Information, CSI)自适应地改变发射功率、传输速率等参数最大化通信系统的频谱利用率。天线接收分集技术能够有效地对抗信道衰落,提高通信系统的频谱利用率或传输可靠性。协作分集不仅可以对抗信道衰落,还可以扩大通信系统的服务范围。因此,本文研究衰落信道上次用户(Secondary User, SU)采用最大比合并(Maximal Ratio Combining, MRC)接收分集和自适应连续(或离散)速率M进制正交幅度调制(?)(M-ary Quadrature Amplitude Modulation, MQAM)时CR通信系统的SU链路性能。主要考虑如下三种通信系统：具有多个主用户(Primary User, PU)f口单个SU的峰值干扰功率受限CR通信系统、具有单个PU和单个SU的平均干扰功率受限CR通信系统和基于解码前传(Decode-and-Forward, DF)两跳中继的下衬式(Underlay)频谱共享CR通信系统。第一章阐述下衬式频谱共享CR、CR中自适应调制技术和协作分集在下衬式频谱共享CR中的研究现状。第二章研究在具有多个PU和单个SU的峰值干扰功率受限CR通信系统中,SU链路采用MRC和变速率变功率(Variable Rate and Variable Power, VRVP)/截断式信道反转((?)Truncated Channel Inversion with Fixed Rate, TIFR)自适应连续速率MQAM时的频谱利用率,推导SU链路采用MRC和自适应离散速率MQAM时的中断概率、平均频谱利用率和平均BER闭合表达式。数值计算和仿真结果表明,具有多个PU时会恶化SU链路的性能。第三章研究在具有单个PU和单个SU的平均干扰功率受限CR通信系统中,SU链路采用自适应连续(或离散)速率MQAM时的性能。首先推导在PU接收机(Primary Receiver, PR)和SU接收机(Secondary Receiver, SR)端均采用MRC时SU链路频谱利用率、中断概率和平均BER闭合表达式；其次研究SU链路有延时服务质量(Quality of Service, QoS)保证并采用MRC时的有效容量；最后推导干扰链路存在非理想CSI情况下,SU链路采用MRC时的频谱利用率和平均BER闭合表达式。数值计算和仿真结果表明,SU链路采用MRC时可改善其性能。第四章研究在SU基于DF两跳中继的自适应CR通信系统中,中继节点和目的节点均采用MRC时SU链路的性能；推导SU链路有延时QoS保证时的中断概率和有效容量闭合表达式。数值计算和仿真结果表明,中继节点和目的节点均采用MRC可改善SU链路的性能。第五章为本文结论。