随着移动用户业务需求不断增加,新的无线通信网络大规模部署,网络架构呈现出多种制式并存、覆盖多层混叠的现状,频谱资源的利用率非常不均衡,频谱资源短缺的问题日益严峻。与此同时,认知无线电技术近年来得到了广泛关注,采用动态的频谱共享技术可以有效地解决频谱资源匮乏的问题。协作频谱感知机制是认知无线电技术的重要组成部分,利用频谱感知结果合理调用频谱资源,能够提高频谱的利用率,满足移动通信业务不断增长的频谱需求。本文提出了基于能量检测的动态双阈值的协作频谱感知机制,来提升传统频谱感知机制的性能。由于通过比较位于传统单一能量阈值的原始能量值而得到的感知结果不可靠,本文采用双阈值设置,也就需要进一步处理位于双阈值之间的原始能量值。考虑到信道状态多变,本文提出基于瞬时信噪比的阈值动态调整策略,以提高检测概率和感知性能。基于协作频谱感知结果,本文在宏蜂窝和微蜂窝组成的异构双层网络场景下,设计了一种新型频谱共享策略,引入了宏蜂窝和微蜂窝异构双层网络中需要考虑的干扰因素,提出了基于用户分布动态调整宏蜂窝专用子信道比例的共享方案,研究了全频段覆盖式频谱共享策略,推导宏蜂窝和微蜂窝的平均数据速率以及信道干扰,提高微蜂窝用户的频谱接入机会,降低系统产生的干扰,从而达到频谱资源高效利用的目标。