随着无线通信业务在全球广泛性普及,无线通信技术的发展速度与日俱进,用户数量的剧增,对无线通信需求与数据服务质量提出更高的要求,导致无线电频谱资源的有限性短缺。认知无线电作为一种采用频谱感知方式的频谱利用技术,可以有效提高系统的频谱使用概率,满足更多用户的不同多样化传输需求。本论文主要提出了一种基于主用户有更高活跃度的情况下的认知无线系统模型,并进行了相关的分析工作。本文首先介绍了相关研究的背景,认知无线电的频谱感知与频谱共享的部分相关关键技术。其次,对于主用户高活跃度下的系统信道状态的随机过程,论文进行了新的离散化建模。利用转移概率的方法分析认知系统信道状态的变化,通过不同的感知阶段信道状态,把一个认知用户整帧结构中的信道状态划分成四种情况,并逐个情况对其发生概率与吞吐量进行新的公式推导,同时考虑了检测概率对系统模型的影响。仿真中比较了不同影响下的认知用户吞吐量与感知时间权衡,并分析了仿真结果。再次,考虑到通信系统的能量资源与频谱资源的有限性特点,为了优化资源效能,讨论了认知通信系统之中的能量效率与频谱效率性能指标,通过一种联合优化的方法,来有效地综合权衡认知无线电模型能效与谱效的加权关系,使通信系统可以根据实际情况进行有针对性的优化。仿真结果中对能效谱效关系进行了比较与分析。论文在最后对全文进行了工作总结,并对未来研究方向给出展望。