随着人类对海洋资源开发利用的加大,人们对水下的通信需求和频谱需求也日益增长。水声通信正在由原来的点对点通信逐步发展为多用户网络化通信,水下通信用户随之增多,由于水下频谱资源具有开放性以及可利用带宽十分有限,势必会引起多个水下用户使用同一个频段通信而导致数据的碰撞和冲突,降低通信质量。而认知无线电技术的提出成功地缓解了陆上无线通信网络中频谱资源紧张的状况,其作为一种新的无线通信技术已经成为无线通信领域的研究热点。水声通信采用声波传输数据,与无线通信技术有很多相似之处,目前水声技术的研究也主要借鉴无线通信技术,认知水声通信就是在认知无线电的基础上提出的,它为解决水下频谱资源的分配和提高水声通信频谱利用率提出了新的研究方向。本文主要研究了认知水声通信技术中的频谱检测算法,具体研究工作如下:1.首先对水声信道的特性和模型以及认知无线电的关键技术进行了详细阐述,重点研究了频谱检测技术,分析了几种基本检测算法的优缺点,为后续水下频谱检测算法的研究奠定了基础。2.在以上研究的基础上,提出了将多信道联合频谱检测算法应用于水声通信中,建立了多信道联合检测数学模型,并将此模型转换为以认知水声通信系统总吞吐量最大化为目标的带约束优化问题,并使用粒子群优化算法求解此最优化问题。仿真实验表明在相同的水声通信干扰条件下,本文所提算法比传统未使用优化而取一致判决门限的频谱检测方法能取得更高的系统总吞吐量。3.针对水声通信系统中硬件资源条件受限以及节能问题突出的情况,考虑水声通信中频谱的稀疏性,本文引入压缩感知理论到能量检测算法中,又考虑到水下噪声干扰严重,研究了一种采用检测两个时刻差分信号代替检测信号本身作为判断频谱占用变化依据的基于差分信号压缩感知的频谱检测方法。仿真实验表明,本文提出的算法相比基于传统压缩感知算法的频谱检测方法能降低迭代次数、减少算法的计算量,并获得更好的检测性能。