人们对无线业务需求的持续增长，使得可用的无线频谱资源越来越匮乏。可是在当前的频谱管理策略下，已分配频谱的利用率又极其不足。当前可用频谱的匮乏以及利用率极其不足的现实，促使了一种新技术——认知无线电的产生。 　　本论文以提高认知无线电的性能和效率为目的，在认知无线电频谱感知机制优化和基于协同中继的功率控制机制等关键技术方面做了重点研究。 　　本文所作的核心工作如下： 　　首先，学习研究了单节点频谱感知算法，得出能量检测相对优越的结论。重点研究能量检测频谱感知算法，推导了它的检测概率和虚警概率；学习研究了协作频谱检测中的“and”、“or”和“K秩”三种逻辑合并方法，通过仿真分析了各自的特点；学习研究了干扰温度模型。 　　其次，在尽量避免对授权用户造成有害干扰的前提下，改进了一种协作频谱感知机制，使单个授权信道的频谱感知效率最大化。仿真表明，针对不同使用特征的授权信道，该算法均可求解出最优感知参数组合，提高系统的频谱感知效率。 　　最后，学习研究了认知无线电功率控制的目的和检测指标，协作通信的理论知识，并且推导了解码转发和放大转发的信道容量；改进了认知无线电中基于协作中继的功率控制算法。在保证主要网络链接的服务质量的前提下，无论在峰值干扰约束还是均值干扰约束的情况下，都能得到最优解。通过仿真验证了算法可行性，并且可知此算法在系统耗能和复杂度方面具有优越性。