电磁频谱是稀缺的自然资源。随着无线通信技术,第五代、第六代移动通信技术的发展,无线频谱资源短缺的矛盾日益加剧,而无线频谱固定分配的机制进一步加剧了电磁谱供不应求的矛盾。频谱这种用命令方式分配的机制是导致频谱利用率在时间和空间上低的根本原因。授权无线频谱相对低的利用率表明当前的频谱短缺主要是由于被授权的无线频谱没有得到充分的利用,而不是无线频谱真正的物理短缺。严重的无线频谱短缺困境,迫切期望一种新的技术产生,以解决当前无线频谱资源供不应求的矛盾,在这种背景下,认知无线电技术诞生。频谱感知是认知无线电实现其功能的基础功能,在前人探讨的基础上,进一步研究了认知无线电频谱检测方法,主要研究内容及创新如下:1)研究了广义衰落信道下多天线协作频谱感知与检测,提出了用MGF方法推导了单天线κ-μ衰落信道的平均检测概率的闭式表达式,分析了单天线κ-μ衰落信道的频谱感知性能。在此基础上,推导了广义衰落信道多天线协作的平均检测概率的闭式表达式,分析了广义衰落信道下的多天线协作频谱感知性能。具体而言,分析了κ-μ衰落信道下最大比合并(MRC,Maximum Ratio Combining)多天线分集的频谱感知性能,分析了κ-μ衰落信道下平方率合并(SLC,Square Law Combining)多天线分集的频谱感知性能,分析了η-μ衰落信道下等增益合并(EGC,Equal Gain Combining)多天线分集的频谱感知性能。理论分析和仿真结果表明:MRC多天线分集方式以高的计算复杂度为代价,呈现出比SLC多天线分集方式更好的检测性能。2)研究了多用户多天线协作的频谱感知与检测,提出了两步复合协作频谱感知与检测技术。该两步复合协作频谱感知与检测技术是基于两步复合的设计思想,第一步针对经典软数据协作网络负载大的缺点,认知用户独立执行软数据协作频谱感知,获得主用户是否存在的一比特局部判决.第二步在第一步软数据协作的基础上认知用户执行经典硬决定协作频谱感知。这样可以达到硬决定协作和软数据协作的折中,既减小了网络负载,又提高了频谱检测性能。在Nakagami-m信道下,采用SLC多天线软协作,我们推导了两步复合协作频谱感知的平均检测概率表达式,分析了提出的两步复合协作频谱感知的频谱感知性能,仿真结果表明:提出的两步复合协作频谱感知的频谱感知性能比经典的硬决定协作频谱感知性能有显著地改善。更进一步,在广义κ-μ衰落信道下,采用MRC和SLC多天线软协作,我们也推导了两步复合协作频谱感知的平均检测概率表达式,分析了在κ-μ衰落信道下提出的两步复合协作频谱感知的频谱感知性能,仿真结果也表明:提出的两步复合协作频谱感知的频谱感知性能比经典的硬决定协作频谱感知性能有显著地改善。综上述所述,提出的两步复合协作频谱感知方案不管是在特殊的Nakagami-m信道下,还是在广义κ-μ的衰落信道下,都呈现出良好的检测性能,体现了特殊与一般的统一。提出的两步复合协作频谱感知方案,兼有硬决定融合和软数据融合的优点,是一种性价比高的可用于实际的频谱感知方案。3)研究了基于小波分析和压缩感知的认知无线电频谱感知与检测,首先,提出了小波熵认知无线电频谱感知与检测技术。推导了小波熵的计算表达式。根据小波变换和小波包变换理论,小波熵频谱感知比小波包熵频谱感知有较低的算法复杂度。根据信息不增性原理,小波熵频谱感知比小波包熵频谱感知有较低的检测概率,理论分析和仿真结果表明小波熵频谱感知也是一种性价比高的可用于实际的频谱感知方案。接着,提出了基于卡尔曼滤波的稀疏信号稀疏阶估计技术。稀疏信号的稀疏阶是一个未知时变的重要参数,在压缩感知理论中,稀疏信号的稀疏阶通常认为是已知的,并且取统计最大值,这是不符合实际的。仿真结果表明:我们提出的基于卡尔曼滤波的稀疏信号稀疏阶估计技术,能够把稀疏信号的稀疏阶可靠地估计出来,有了稀疏信号的稀疏阶,就可以减小稀疏信号的重构误差,为进一步改善频谱感知性能奠定基础。