近年来,无线通信技术的发展日新月异,整个社会对这一资源的需求量也越来越大,频谱资源的匮乏,已经严重的限制了无线通信的发展。频谱资源本身是一种有限的资源,而在传统的固定频谱分配策略,已经被证实普遍存在频谱利用率低的现象,因此最大限度地提高频谱利用率是解决频谱资源匮乏的唯一途径,认知无线电技术正是在这一背景下应运而生的,可以显著地提高频谱利用率。在认知无线电系统中,次用户SU通过频谱感知获取主用户的存在状态信息,然后伺机接入授权信道,在保证主用户利益的前提下进行通信,因此准确的频谱感知是保证系统性能的前提,在此基础上,次用户以一定的功率进行传输,对于主用户来讲,其相对于认知用户有着绝对的优先权,必须保证次用户的数据传输对其造成的干扰在其可以容忍的范围内；而同时,对于认知用户来讲,其利益就是能够捕获频谱空洞接入信道实现自身的数据传输,可达吞吐量越大越好。目前,大部分的研究都假设主用户状态在一帧中保持不变,即做存在或空闲的二元感知判决,而实际中主用户可以随机地接入或者离开授权信道,二元感知必然不能准确地反映信道状态的变化,同时几乎所有的文献中,系统利用周期帧结构实现频谱感知,在一帧中区分位于帧头的感知时隙和之后的数据传输时隙,两者不能同时进行且存在着感知时间的优化问题。基于上述原因,本文提出了一种基于新帧结构的四元频谱感知模型,首先通过SU-RX端的特殊解码分离装置使得感知和数据传输可以同时进行,并且最大化频谱感知时间和数据传输时间,从而提高了系统的吞吐量,然后在此基础上我们考虑主用户活跃性问题,更加符合实际情况,建立四元感知模型。在新的模型基础上,本文又深入研究平均干扰功率约束、中断概率约束两种不同的主用户保护策略下,以最大化认知用户吞吐量为目的最优功率分配问题,并对这两种保护策略进行对比分析。