为了解决当前无线频谱资源“短缺”的问题,认知无线电(Cognitive Radio, CR)技术作为一个新兴技术应运而生。认知无线电的基本思想是在不影响授权用户的前提下接入信道实现频谱共享以提高频谱利用率。在认知无线电的实现过程中需要解决频谱检测、频谱共享等关键技术。论文首先介绍了认知无线电的研究背景、意义和现状,并重点对频谱检测和频谱共享技术进行了综述。其次,对基于图论着色和博弈论的两种主要频谱共享模型进行了深入研究,探讨了这两种模型的基本原理及应用实例。认知无线电网络依赖频谱检测来确保对授权用户的干扰控制在一定范围之内,但通常频谱检测事先假设授权用户的活动模型,即频谱使用模型,是固定且已知的,而且这种方法也不能跟踪授权用户的动态时变特性。因此,提出了一种授权用户活动估计与跟踪算法。在集中控制CR网络中,通过建立的移动模型来预测各个认知用户可能的检测时间,认知基站选择预测检测时间最长的认知用户来检测授权用户。单个认知用户使用最大似然估计理论来估计授权用户的ON/OFF平均周期并发送给认知基站,认知基站在获得多个估计均值后,采用加权平均算法来计算最后的均值。通过均值的均方误差来停止精细检测,并且利用均方误差的变化来重新启动精细检测以便跟踪授权用户活动的变化。另外,该算法还被用于CR ad hoc网络,在CR ad hoc网络中建立了分布式存储机制和频谱检测信息广播机制。两种系统的仿真结果表明,提出的方法能够快速有效地检测并跟踪授权用户的活动。在提出的授权用户活动估计与检测算法的基础上,进一步对基于ON/OFF信道模型的频谱共享算法进行了研究。该算法利用建立的ON/OFF信道状态周期的预测模型给出预测周期。认知用户在已知预测周期的情况下,计算出授权用户的空闲信道吞吐量,进而构造认知用户的效用函数。根据认知用户的效用函数及授权用户的收益函数,采用博弈理论来制定一个使双方利益最大化的价格。系统的仿真结果表明,该算法不仅可以降低对授权用户的干扰以及提高认知用户的通信质量,还可以完善频谱共享过程中的定价机制,实现买卖双方的整体收益最大化。最后对全文做出总结,并指出了在频谱检测和共享技术上进一步研究的工作。