近几年来,随着无线移动通信技术的迅猛发展以及多种类型的无线移动通信系统的广泛研究和部署,对频谱的需求与日俱增,传统的固定频谱分配方式的劣势逐渐显现。在固定频谱分配方式中,政府通过给不同的运营商颁发频谱使用许可证的方式对频谱资源进行管理。这种固定频谱分配的方式能够有效地防止不同无线接入网络之间的干扰,政府也能够对频谱资源进行集中管理。但是无线系统对频谱的需求是随时间或空间的变化而变化的,固定的频谱管理模式必然会导致频谱资源利用率的低下,甚至产生频谱空洞。以美国联邦通信委员为代表的各国频谱管理机构最新的频谱使用情况测试结果表明,大量的频谱资源在很大部分时间内并未得到充分的使用,也即频谱的稀缺并非源于频谱资源本身的不充足,而是由落后的固定频谱管理模式造成的。为了充分的发掘频谱资源的效能,人们期待一种能够有效提高频谱利用率的管理机制。动态频谱管理(DSM, Dynamic Spectrum Management)的理念应运而生,并成为过去十年中无线通信领域的研究热点之一。一般而言,动态频谱管理总体上包括四个部分内容：频谱检测、频谱判决、频谱接入与共享和频谱移动性。本文基于动态频谱管理技术的研究现状,针对动态频谱管理研究中的热点问题,考虑到当前蜂窝移动通信系统对小区边缘性能需求的提高,以及随着家庭基站的引入对现有系统的影响和挑战,重点针对动态频谱管理中的网络内合作式频谱接入与共享和频谱切换两个部分进行了分析和研究。本文的主要研究内容包括以下三个方面：首先,针对蜂窝移动通信系统中小区边缘区域对抑制干扰和提高传输速率的需求,考虑到目前的频谱接入方案不能充分利用频谱资源的现状,为了进一步提高干扰环境下小区边缘频谱利用率,本文提出了一种基于认知无线电技术的小区边缘动态频谱接入(DSA, Dynamic Spectrum Access)方案和一种小区边缘认知用户相互协作的联合功率/信道分配算法。通过对频谱的认知和用户之间的协作,提高了小区边缘用户的体验和系统性能,并提高了频谱利用率。其次,针对家庭基站(Femtocell)网络中频谱接入与共享的难题,为了避免不同的Femtocell之间的干扰并同时提高频谱利用率,本文提出了一种新型的动态频谱共享(DSS, Dynamic Spectrum Sharing)方案。该方案包括一个启发式动态分簇算法(DHC, Dynamic Heuristic Clustering)和联合功率／信道分配算法,通过DHC进行分簇可以充分发挥协同频谱检测的优势并降低Femtocell之间的干扰,利用分布式联合功率／信道分配算法可以有效提高Femtocell的用户数据速率。最后,针对基于认知无线电技术的移动通信系统对保持认知用户通信连续性和服务质量的需求,考虑到由于频谱的随机变化特性使认知用户的工作频谱发生变化的情况,为了提高频谱切换的成功率和用户吞吐量,本文提出了一种基于认知无线电技术进行频谱切换的机制和准则,通过设计可靠的频谱预估计方法以及高效灵活的频谱切换机制,保证了认知用户通信的连续性和业务服务质量,提高了认知用户的吞吐量。