认知无线电(Cognitive Radio, CR)是一种智能的频谱共享技术，能够显著地提高频谱利用率，是一种缓解频谱资源紧张的有效方法。在认知无线电技术中，非授权用户可以机会式地使用已分配频谱的一个重要前提是保证不对授权用户(Licensed User, LU)造成干扰，因此频谱感知就成为认知无线电的关键技术之一。多天线技术的优良特性，使其成为未来无线通信技术的主流，因此，本文将对以下两个方面展开研究：在CR技术中如何利用多天线进行频谱感知和多天线在频谱感知技术中的优势。　　研究了基于多天线分集的能量检测。对于能量检测在衰落信道中性能严重下降问题，采用多天线分集接收技术提高其性能。分析了最大比合并、等增益合并、选择合并等三种分集技术的能量检测性能，并对这三种技术进行了仿真比较。　　针对能量检测技术需要噪声功率先验信息的局限，提出了一种基于广义似然比检验(Generalized Likelihood Ratio Test, GLRT)的多天线频谱盲感知算法。该算法先对信道增益、信号功率和噪声方差进行最大似然估计与判决，从而实现对频谱的盲感知。仿真实验表明，该算法性能较好。　　本文还提出了一种基于信号到达方向(Direction-of-Arrival, DOA)估计的频谱感知算法。该算法将方向角度作为一种新的频谱机会，分别对授权用户的存在性进行检测以及授权用户信号到达方向进行估计，从而不仅在时域也可在空间角度域感知频谱空洞。