5G三大应用场景包括增强移动宽带、大规模机器型通信和超可靠低时延,其中超可靠低时延和大规模机器型通信中,信息通常以短包的形式进行传输。在短包通信中,香农容量不再适用,需要依据短包信息理论。有关短包理论的研究也在不断深入,目前已经取得了重大突破。由此,本文根据短包理论,针对频谱共享和主动式合法监听两种技术进行了深入的研究。首先,频谱一直是稀缺宝贵的无线通信资源,频谱短缺也仍然是5G通信发展中面临的关键问题,而频谱共享是一种解决频谱短缺问题的有效手段。在本文中,根据短包理论,并结合无线能量收集技术,研究了频谱共享系统的性能。主要分析了次级用户的错误概率和平均时延,并推导出了错误概率和平均传输时延的闭式表达式。在主用户错误概率的限制下,分析了次级用户受到的功率限制。分析了次级用户受到的错误概率限制和能量供应限制,并得到了能量供应概率。证明了存在最优的次级用户信息转发包长以及在主用户错误概率的限制下,次级用户最大传输功率随着数据包包长增大而增大。通过仿真分析,证明了采取的近似方式是有效的。其次,物联网通过大量部署机器型设备获得广泛感知和控制功能,在明显改善日常生活的同时,也很容易被非法利用,提出了新的安全挑战,而主动式合法监听技术可以有效地监听干预潜在的可疑通信。在本文中,根据短包理论,研究了主动式合法监听系统的性能。主要分析了监听链路和可疑链路的信道编码速率。发现了当数据包包长减小时,即使在香农容量领域无法实现监听时,在短包领域仍然可以实现监听。定义了有效监听速率,并且分析了它的单调性。通过单调性分析,证明了在较大信噪比的情况下存在最大有效监听速率。通过仿真分析,表明最大有效监听速率随着包长缓慢增长。短包理论为许多无线应用提供了新的研究视角,具有重要的研究价值。本文围绕短包信息理论,首先分析了所考虑的频谱共享系统的性能,主要包括错误概率、平均时延;其次分析了所考虑的主动式合法监听系统的性能,主要包括信道编码速率、有效监听速率。