基于频谱空洞的预测技术和分配技术是解决频谱利用率低的关键技术。本文从预测空闲频谱分布状况和制定高效的频谱分配策略出发,对更加准确的预测机制和更加高效的频谱分配策略展开研究,主要研究内容和创新工作总结如下:1.针对当前频谱预测模型将所有用户需求量假设为相同且用户都占用单信道传输信息,与实际中用户变化的业务需求不符,已有预测模型不能准确预测空闲频谱等问题,提出一种用户需求变化、占用频谱数量不定条件下的频谱预测机制。该机制根据用户占用频谱的连续性,将高需求、多信道传输用户转化为单信道传输用户,将最大连续空闲频谱作为预测对象,利用数学归纳的思想对其概率分布进行预测,并将结果作为申请接入网络的单个认知用户对网络中可用频谱预测的依据。同时建立多个认知用户存在条件下的可用空闲频谱预测机制。仿真结果表明,新建立的最大空闲频谱预测模型相较于已有的模型对空闲频谱预测更加准确,而且多认知用户下的空闲频谱预测机制是合理的,可以有效把握网络中可用空闲频谱总量。2.针对已有频谱分配策略忽略频谱感知准确性而导致认知用户申请的空闲频谱存在质量问题,用户无法通过质量差的空闲频谱完成数据传输,公平性难以保障等问题,提出一种基于频谱质量和奖励机制的频谱分配算法。该算法用频谱可信指数来表征空闲频谱的质量,并引入价格函数的构建中,通过调整频谱单价来区分检测能力不同的认知用户。并且,在效用函数中引入奖励机制,对检测能力强,可信指数高的认知用户进行高奖励,对检测能力相对较弱,可信指数低的认知用户进行低奖励,从而使检测能力强的认知用户能够申请更多的空闲频谱,提高了空闲频谱利用率。仿真结果显示,新制定的频谱分配策略可以更有效地区分认知用户,对认知用户进行优胜劣汰,提高了接入网络的高检测能力的认知用户的数量,提高了网络整体的频谱利用率。