无线频谱资源是无线通信系统不可或缺的基础战略资源,但是随着通信的发展,无线电技术的新业务和设备急速增加,使本来已经稀缺的频谱资源更加紧张。而传统静态频谱分配方式对频谱使用的不均衡性和低效性使得资源稀缺问题更显严重,制约了通信技术的进一步发展。认知无线电由于在频谱感知、频谱共享、频谱管理及频谱移动性等方面的突出优势已成为研究下一代无线通信的热点技术之一。　　基于认知无线电的动态频谱共享能够实现对频谱资源的再利用,本文将重点研究经济框架下的动态频谱共享算法,它能为解决频谱资源短缺问题带来新的希望;为授权系统拥有者开辟二级频谱市场,增加收益和降低运营成本;为新技术新业务运营者提供一个公平的环境;为多种业务在开放频段内的共存提供合理机制。本文对认知无线电系统中如何保证用户QoS并增加系统收益的问题进行了深入研究,主要包括以下内容:　　首先,介绍了认知无线电的背景与研究意义,总结了认知无线电的主要关键技术及频谱共享的分类,介绍了几种常用频谱共享模型的国内外研究动态,对比分析了各模型的优缺点。结合目前频谱资源面临的主要问题,阐述了频谱共享在未来通信技术发展中的关键作用。　　第二,介绍了与本文建模相关的博弈论,定价和市场理论以及半马尔科夫决策过程的基本概念。重点阐述了以下几个方面:博弈论的分类情况与对应的Nash均衡定义,求解Nash均衡解的反应函数法和逆向归纳法,定价与需求函数及市场类型的关系,半马尔科夫决策过程的定义及求解最优策略的线性规划法。　　第三,设计了三阶段动态博弈模型用以建模分析双寡头垄断市场中的动态频谱共享问题,其中三阶段子博弈分别解决了频谱租借策略、业务定价策略和用户均衡的问题。此模型中认知用户在租借周期内独占信道,并且用户行为服从 Wardrop原理,在此基础上针对三阶段博弈的不同特征采用逆向归纳法给出了博弈的Nash均衡解。最后同样采用三阶段动态博弈建模方法分析了合作服务提供商的场景,并对两种不同博弈情况下的服务提供商租用频谱量与利润进行了比较和分析。　　第四,提出了一种认知用户多业务等级可调的动态频谱共享算法,在此模型中,认知用户非独占地使用租借信道,优先级低于主用户。频谱代理掌握所有信道和用户信息,针对不同的系统状态控制用户接入并且调整认知用户的业务等级。根据信道和用户的随机特性,采用半马尔科夫决策过程对算法进行描述后,利用线性规划求解了在每个状态下最大化系统效益的最佳接入策略和等级调整策略。最后对本算法与单业务等级系统及业务等级不可调系统的性能进行了仿真比较。分析了给定参数条件下最大化系统利润的信道租借策略,除此之外,通过仿真分析揭示了掉话率与阻塞率的权衡折中关系。