随着无线通信技术和全球信息化的快速发展,现代生活对通信质量、通信速度和通信业务量的要求越来越高,与此同时,接入各通信网络中的用户数不断增加。频谱资源紧张的问题日益严重。人们通过引入卫星通信来解决地面通信网络存在的问题和不足,但频谱资源紧张的问题同样也存在于卫星通信中。与此同时,某些网络拥有固定使用某些频谱资源的权利,但其使用效率并不高。因此,通过认知无线电技术,使得通信网络之间实现频谱共享,能够有效缓解资源紧张的问题。本文正是着眼于一种卫星通信网络与地面通信网络共享频谱的场景,并着重研究该场景中的频谱分配和切换技术。首先,本文对课题背景和研究内容进行了介绍,分析了认知无线电技术用于卫星通信网络中的意义,联合国内外研究现状和国内外文献综述分析,探讨了认知卫星网络中认知无线电技术的发展状况和研究方向。其次,本文介绍了目前认知卫星系统研究的主要涉及场景,各场景存在的问题和研究重点。然后指出本文的研究场景是卫星固定业务和地面固定业务在Ka频谱内的频谱共享。详细分析了两通信网络在实现频谱共享时的干扰环境,两个网络相互干扰的情况,分别建立卫星上行链路和下行链路的信号及干扰模型。然后,基于上述干扰分析,本文研究了认知卫星上下行链路的频谱分配方法。在上行链路中,为避免对地面网络造成干扰,研究一种功率和频谱联合分配方法。在下行链路中,为解决共享频谱时频谱资源不足的问题,建立卫星下行链路优先级模型,研究一种基于优先级的频谱分配方法。采用匈牙利算法实现对卫星通信链路的频谱分配,使得卫星网络总吞吐量最大化。最后,为了避免卫星链路和地面链路的干扰,卫星链路需要进行及时的频谱切换。针对频谱切换时的信道选择问题,本文研究一种基于多属性判决的切换目标信道选择方法。为了适应周围不断变化的无线环境,对于各属性的权重计算,本文采用一种动态算法,提高频谱切换的性能和灵活性。