认知无线电是一种智能的无线通信技术,可以通过与运行环境交互而改变其发射机参数,特别是可以让未授权用户在不干扰授权用户的前提下最大化地分享已分配的频谱,从而提高无线电的频谱利用率。认知无线电的首要任务是感知频谱环境,它体现了其最显著的认知特征。本文在简介认知无线电基本理论的基础上,通过仿真对比分析了频谱空穴检测的几种方案,研究了频谱感知合作算法,并探讨了IEEE802.22中的频谱感知技术的应用。本文首先综述了认知无线电的基本原理,包括其定义、概念模型、主要功能和关键技术。针对频谱感知技术,给出了频谱空穴和干扰温度的概念,提出如何寻找适宜的频谱空穴,并将频谱感知技术归纳为发射机探测和合作探测两大方面。其次,本文主要针对认知无线电感知技术的第一方面发射机探测,详细分析了三种频谱检测的方法:匹配滤波器法、能量检测法和静态循环特性检测法,并对现存的其他检测方案进行了简单介绍。然后给出不同信噪比的AM信号和直扩信号,利用MATLAB对各个检测方案进行具体的建模仿真,通过分析证实了能量检测法可以有效地节省时间,静态循环特性检测法则可以在较低信噪比的情况下辨别出不同类别调制信号和噪声。在分析各个方法的基础上,提出了频谱感知方法的改进方案。接下来,本文研究了感知技术的第二方面合作探测,论述其对于认知无线电网络灵敏度所带来的益处:考虑一个简化的两认知用户网络,利用网络固有的非对称性证明了合作机制可以提高网络灵敏度。并将其扩展到多用户多载波网络,总结出两种合作机制:完全非合作机制和部分合作机制,在提出精确条件的基础上,论证了在多用户网络中部分合作机制和完全合作机制渐进的趋同;而与完全非合作机制相比,合作机制则带来了很大的灵敏度增益。本文最后分析了认知无线电的IEEE 802.22标准,该标准要求在不损害已有电视设备服务的前提下,使用电视频带为非授权用户提供廉价的无线接入服务。并本文针对该标准的物理层设计,深入探讨了频谱感知技术在802.22中的应用。