认知无线电技术由Dr. Mitola于1999年提出。认知无线电系统通过频谱感知技术检测自身所处运行环境中的频谱空洞,能够使未被授权的用户在不影响主用户的条件下占用此频谱空洞,进而极大的提高无线频谱利用率。随着未来无线频谱资源的日趋紧张以及宽带无线通信技术的广泛应用,认知无线电技术已成为解决频谱资源紧张的关键技术之一,并且已得到了业界的普遍认可。近年来,超宽带通信技术已成为短距离无线通信技术的研究热点之一。超宽带通信系统具有传输速率高、功耗低、抗干扰能力强、传输安全性高等特点；但是由于其传输带宽较宽,易对其它无线通信系统产生千扰。为克服干扰,认知超宽带技术逐渐引起人们的重视。认知超宽带是基于认知无线电技术,使超宽带系统避免对其它无线通信系统产生干扰的一项新技术。认知超宽带系统能够通过感知自身所处的无线环境,自适应的调整发射参数,避免对其他无线通信系统产生干扰。本文详细介绍了认知超宽带技术并对其频谱感知方案进行设计优化。此外,本文提出了一种适用于存在背景噪声干扰环境下的自适应门限能量检测法。该方法利用噪声在频域上分布范围较宽的特点,计算出校正频段内的噪声能量值,并以此对检测门限进行修正。由于所选取的校正频段远大于窄带主用户信号宽带,因而主用户信号对该频段内能节谱密度的影响可被近似忽略。理论分析及仿真结果表明,该方法可显著地降低噪声干扰条件下的虚警概率,并在实际应用中对主用户检测性能没有影响。本文第一章主要介绍了认知无线电技术及超宽带技术的概念,研究现状及研究意义,同时阐明了在当前无线频谱资源日趋紧张的情况下,应用认知无线电技术的重要意义。第二章对认知超宽带系统结构及工作原理进了详细阐述。第三章主要介绍了现有的频谱感知方案。文中除介绍匹配滤波器检测、能量检测、循环平稳特征检测、本振泄露检测、干扰温度检测及合作检测的原理和实现方法外,着重对它们的优缺点及适用环境进行了分析。第四章以全球微波互联接入系统(WIMAX)作为主用户,优化设计了认知超宽带系统对主用户的具体检测流程。第五章阐述了当前检测方案处于实际背景噪声干扰环境下的缺陷,并针对缺陷进行改进。在第五章中,提出了一种新的适用于存在背景噪声干扰环境下的自适应门限能量检测法,并对其进行理论分析及推倒论证。同时基于蒙特卡罗原理对所提出的新的自适应门限能量检测法与现有检测方法进行对比仿真。通过仿真实验,再次验证了新方法在背景噪声环境下所发挥的作用。结论部分对全文进行了总结并对今后的研究工作进行了展望。