无线通信技术的迅猛发展使得人们对频谱资源的需求不断增加,但各国采用的固定分配频谱政策使得大量的民用、军方、雷达等都集中在一个频谱范围内,使原本有限的频谱资源显得越发拥挤,与之对比的是对于已授权频段利用率十分低下,为此人们提出了认知超宽带技术,它既可以充分发挥超带宽无线通信技术高保密性、高速率、低功耗等优势,也可以充分利用认知无线电灵活频谱利用方式,有效地解决超宽带和认知无线电各自面临的困境,充分发挥各自的特点,从而提供一个高速有效的通信手段,为解决目前无线电资源困境提供了一个新的解决思路。本文首先介绍了认知超宽带技术发展历史、研究情况,系统地归纳和分析了认知超宽带技术所涉及到的本地频谱检测技术、合作检测技术、检测优化机制等,并指出了各种检测方法优缺点。在充分考虑了信道的占用模式下,针对本地频谱检测,设计了一种优化算法,给出本地感知最优感知时间和传输时间的存在条件及其求解;针对合作感知,推导出了两种不同合作感知场景下的优化目标函数,分析了不同场景中合作感知开销对于感知周期、感知时间、合作感知用户数目和认知用户吞吐量的影响,给出了不同信道条件下的最优感知时间、合作感知数目、感知周期、均一化系统吞吐量,通过仿真实验表明所提出优化方案可以有效提高系统的性能。在频谱检测和现有超宽带波形设计技术的研究基础上,本文对目前认知超宽带波形设计和频谱整形技术的研究状况和进展进行了系统的归纳和总结。针对IR-UWB传输技术,通过采用幂函数带核Schmidt正交化技术和脉冲时移叠加的方法,构造了一组新的适合于认知超宽带系统要求的脉冲序列并给出了仿真波形,仿真实验表明该方法具有频谱利用率高、避让前后的脉冲具有良好的正交性,能有效地减少多用户干扰,适用于多用户通信。最后,对于本文进行了总结,并指出了进一步的研究方向。