不断涌现的新型无线通信技术和爆发式增长的移动用户设备要求未来通信网络可以提供更高的网络容量。同时，移动用户无线业务种类以及对高速率数据传输需求的激增，使得频谱资源的需求量急剧增加，不可避免地导致了自然频谱资源紧张的问题。相对于传统的静态频谱分配管理方式，认知无线电允许认知用户在不影响授权用户通信系统传输质量的前提下，动态接入授权频段以共享传输的方式进行通信，从而最大限度地提高频谱利用率。由于认知无线电在提高频谱利用率和减小网络干扰方面的巨大潜力，这一技术已经成为了目前的研究热点之一。　　频谱感知作为认知无线电系统的核心技术，旨在通过感知授权用户的状态为认知用户的动态接入提供依据与保障。特别地，随着无线通信技术的发展，授权用户不再使用单一固定的传输功率，而是可以根据外部环境动态调整发射功率，此时，仅能判别授权用户是否存在的传统频谱感知方案已不再适用。这就要求新型频谱感知方案不仅可以判别授权用户是否存在，还可以对授权用户的传输功率进行识别。本论文从实际应用的角度出发，对新型频谱感知与功率辨识方案进行了研究，论文的主要研究工作以及创新结果简述如下：　　一、针对频谱感知中噪声不确定度问题，设计了基于差分特征值的频谱感知方案。该方案利用样本协方差矩阵的最大特征值与其余特征值均值的差构建检验统计量，并根据大维随机矩阵推导了检验统计量的统计分布，理论分析了所提方案的虚警概率，在奈曼皮尔逊检测准则下获得了所提方案的感知门限。仿真结果验证了所提基于差分特征值的频谱感知方案对噪声不确定度具有鲁棒性，并且与现有基于特征值的频谱感知方案比较，获得了更精确的感知精度。　　二、针对混合式频谱共享认知网络中，授权用户传输功率多样化的问题，设计了基于最大特征值的频谱感知与功率辨识方案。与传统频谱感知方案不同，所提方案不仅感知授权用户通信链路的存在性，并且会对授权用户的传输功率进行辨识。当授权用户拥有多个传输功率时，本文构建了一个多元假设检验模型并采用最大后验概率检测准则对授权用户的发射功率进行了辨识。通过利用高斯分布和伽马分布近似样本协方差矩阵最大特征值的分布，获得了所提基于最大特征值的频谱感知与功率辨识方案的感知门限和判决域的闭式表达式，分析了所提方案的感知性能和判别性能。理论分析表明：当授权用户拥有多个传输功率时，所提方案可以对授权用户的传输功率进行辨识，为混合式频谱共享认知网络中认知用户动态切换接入模式提供了依据。　　三、针对认知异构蜂窝网络中，宏蜂窝网络传输功率多样化以及接收噪声的空　　间相关性问题，设计了两种频谱感知与功率辨识方案。当传输信号信令特征已知时，提出了一种基于相干检测器的最优频谱感知与功率辨识方案。理论证明了认知网络总的错误概率是关于感知门限的凸函数，并通过最小化认知网络总的错误概率获得了最佳感知门限。紧接着，通过最大后验概率检测准则判决授权宏蜂窝网络的传输功率，理论推导了各传输功率判决域的表达式。当传输信号信令特征未知时，提出了一种基于非相干检测器的次优频谱感知与功率辨识方案，并推导了最佳感知门限以及各传输功率的判决门限以最小化系统的错误概率。理论分析了所提两种方案的感知性能与判别性能，仿真验证了最优感知方案可以在更短的时间内达到所需的感知精度，因此减小了频谱感知阶段的能量开销。　　四、针对混合式频谱共享认知网络中，授权用户传输信号的非高斯分布统计特性问题，设计了基于高阶累积量的频谱感知与功率辨识方案。当给定高阶累积量的阶数和时延时，提出了基于单个累积量的频谱感知与功率辨识方案。该方案可以提取接收信号所包含的非高斯特征信息对授权用户的存在性以及传输功率进行辨识，并且对噪声不确定度具有鲁棒性。为了更加充分地提取接收信号所包含的非高斯特征信息来提高感知精确度，提出了基于混合累积量的频谱感知与功率辨识方案，该方案利用接收信号的多个不同阶数和时延的高阶累积量构建检验统计量。最后，理论分析了所提两种频谱感知与功率辨识方案的感知性能以及判别性能，仿真验证了所提两种基于高阶累积量的频谱感知与功率辨识方案对噪声不确定度具有鲁棒性。而且，基于混合累积量的频谱感知与功率辨识方案获得了比基于单个累积量的频谱感知与功率辨识方案更加精确的感知精度。