认知无线电(Cognitive Radio, CR)又被称为感知无线电,是近年来兴起的无线通信新技术。认知无线电技术能够动态感知周围的无线环境中的频谱使用机会,通过重组无线网络系统框架,使未获得无线频谱管理组织授权的用户具有智能化辨识及使用空闲授权频谱的能力。因此,认知无线电技术能够解决无线通信的频谱资源越来越紧缺的现状,以及授权频段的频谱利用率较低的事实。国内外已有的研究成果表明,认知无线电具备极高的频谱使用效率,代表着未来发展的新方向,在国际上已经成为研究的热点。本文在国家自然科学基金项目的支持下,针对认知无线电网络中的动态频谱接入算法以及路由算法进行研究,主要的研究工作和创新点包括以下几个方面：首先,提出了一种采用停止理论来获取感知信道数目的频谱接入算法。次要(非授权)用户通过交互控制帧的方式竞争接入信道的机会,成功竞争到接入机会的每对次要用户根据停止理论选择最佳数量的授权信道来感知,此后利用其中的空闲信道通信。同时从理论上计算出次要用户根据停止理论确定的最佳信道数量,以及采用该频谱接入算法时网络的吞吐量。仿真结果表明,与固定信道数目的感知方法相比,采用停止理论的频谱接入算法可以将网络的吞吐量至少提高34.1%,并且与理论分析结果相一致。其次,提出了一种利用最优空闲信道通信并采用信道预留机制的频谱接入算法。网络中的次要用户根据授权信道的利用率,选择在不干扰授权用户正常使用的情况下一次能传输最大业务量的空闲授权信道通信,同时进行信道预留。当授权用户要占用次要用户正在使用的信道时,次要用户将频率迅速切换到预留的信道上继续通信,既不干扰授权用户的使用,又避免了次要用户通信的被迫中断。该算法还能解决“隐藏”终端和“暴露”终端的问题。同时从理论上分析了采用该频谱接入算法时网络的饱和吞吐量,仿真结果表明,与不预留信道的机制相比,由于采用了预留机制,本文提出的频谱接入方法能够使网络的吞吐量提高129.6%。最后,提出了一种基于频谱树的认知无线电路由算法。在该算法中,次要用户根据对多个授权信道的感知结果,在信道利用率最低的空闲授权信道组建频谱树。为减小单个根节点的负载,选择多个能感知到相同空闲信道数量的次要用户作为根节点。在树的形成过程中,由多个根节点同时发起形成频谱树,因此会形成多棵频谱树,实现了将用户节点分布于多棵频谱树的目的,有效降低了每棵树的根节点负载。根据频谱树以及基于最小时延的路由度量标准,建立路由以完成次要用户间的通信,同时提供了高效的路由维护机制。仿真结果表明,该方案可以在保持开销基本不变的情况下,大大减小高负载下的端到端时延。