随着无线电通信技术的飞速发展和无线业务数量的不断增长,频谱资源日益匮乏。相关研究表明频谱资源静态分配机制是造成频谱资源匮乏的主要原因之一。为了提高频谱资源利用率,从根本上解决频谱资源短缺问题,Joseph Mitola于1999年提出了认知无线电技术(Cognitive Radio, CR),其核心思想是允许认知用户在不对授权用户通信造成干扰的前提下,动态接入空闲频谱资源,从而有效地提高频谱资源利用率。在认知无线电系统中进行频谱重用是提高频谱资源利用率的核心手段,因此研究频谱资源重用方法具有重要的理论意义和实用价值。本文主要研究了认知无线电系统中频谱资源空域重用方法,主要工作如下：(1)阐述了认知无线电和频谱资源重用的研究背景及意义,总结了频谱重用的国内外研究现状,介绍了认知无线电的关键技术。(2)针对频谱资源空域重用中网络传输总功率优化问题,提出了一种基于博弈论的频谱资源空域重用算法。利用博弈论建立了频谱资源空域重用问题的博弈模型,然后基于认知用户的信道质量引入价格因子来保证认知用户在各信道上分配功率的公平性。通过理论分析证明了纳什均衡点的存在性,然后利用逐次松弛迭代算法求解纳什均衡点,获得了功率分配的最优解。所提算法不仅能够实现最小化网络传输总功率,而且能够保证认知用户的服务质量。(3)针对频谱资源空域重用中系统容量最大化问题,提出了一种基于对偶理论的频谱资源空域重用算法。首先构建了基于价格函数的系统容量最大化数学模型,为便于求解将原问题转化为对偶问题,然后采用基于Armijo步长的梯度迭代算法求解纳什均衡点,有效地实现了频谱资源空域重用。与相关算法相比,该算法具有较低的计算复杂度。仿真实验结果表明所提算法不仅能够最大化系统容量,而且能够有效地抑制网络中用户之间的干扰。