随着无线通信业务迅速地发展,对频谱的需求逐渐增加。目前,无线频谱资源日渐紧张。但是,美国联邦通信委员会(FCC, the Federal Communications Commission)给出的无线频谱实际使用情况的测量报告表明,不同区域、不同时间的无线频谱资源使用情况十分不均匀,有的频谱利用率很低,有的却比较繁忙,并且不同的无线频谱繁忙情况也不尽相同。这样,就出现频谱资源短缺与频谱利用率低下的矛盾,为了实现二者的合理分配,无线频谱的分配方案一直在探索和研究之中。动态频谱分配方式由于其灵活的分配机制逐渐引起业内普遍地关注,而感知无线电技术能够比较合理地实现动态频谱共享,是实现动态频谱分配的主流技术。本论文就是在这样背景下,选择感知无线电技术作为主要研究方向。论文的重点是对物理层的能量检测算法与媒体接入控制(MAC, Media Access Control)层的资源调度方法进行了探索与研究,主要的创新点如下：1、对频谱使用情况准确检测是感知无线电系统实现动态频谱共享的关键。在物理层的能量检测算法中,本文提出独立检测时的双门限检测算法,选择不同的检测门限,更有利于实现对主用户的保护。同时,还提出动态检测门限的检测算法。理论分析与仿真结果表明,在低信噪比时,使用动态检测门限算法能够获得较好的检测概率,在信噪比相对较好的时候,使用双门限检测算法更能体现对主用户的保护。2、在频谱检测过程中,为了克服衰落及干扰对检测性能的影响,协作检测算法作为有效手段被引入到频谱检测之中。本文提出双门限的协作能量检测算法。在集中式的感知无线网络中,通过中心控制节点来接收各个感知用户的检测结果或检测值,并在中心控制点进行最终判决。同时,本文还提出感知无线网络中的协作时机选择与协作伙伴选择的问题。理论分析与仿真结果表明,双门限的协作能量检测算法不仅可以解决单用户独立检测时的检测结果落在两个门限之间.的情况,而且还能提高协作检测的概率。同时,在选择协作检测时,要根据感知用户所处的环境选择适合的协作时机与协作伙伴,以实现检测性能与实现复杂度地折中。3、随着对感知无线电技术研究的进一步深入,感知无线电系统中的媒体接入控制(MAC)层如何实现频谱的动态管理、移动性管理及如何满足Qos (Quality-of-service)需求等都开始涉及并逐渐深入。本文提出感知用户有限能量条件下的主用户保护接入策略,应用部分可测马尔可夫判决过程(POMDP, Partially Observable Markov Decision Process)模型对这一策略进行建模与求解。理论分析与仿真结果表明,感知网络的吞吐量与感知用户的剩余能量以及对主用户的保护程度有关,感知用户的剩余能量多且对主用户保护不严格时,感知网络的吞吐量提高显著,反之,则影响明显。同时,主网络的信道繁忙情况也是影响感知网络吞吐量的一个重要因素。4、本论文还针对感知网络中的感知用户有可能同时占用同一信道的情况提出了同抢避免的接入策略。由于感知用户根据一定的规则对主网络信道进行感知与占用,感知网络中的用户之间有发生同抢的可能性。本文应用部分可测马尔可夫判决过程模型对这一问题进行建模和求解。理论分析与仿真结果表明,感知网络发生同抢时的吞吐量与主网络能否提供足够的可用信道有关,如果主网络具有比较充足的可用信道,则能够比较好地解决感知网络发生同抢的问题,反之,同抢问题仍会存在。