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随着无线通信中不同网络、不同业务和不同接入方式的不断增长，频谱资源越来越紧缺。如何进一步提高频谱利用率，从而进一步提高系统容量和通信服务质量是下一代无线通信亟待解决的问题。认知无线电CR频谱共享技术的研究是一个崭新的课题，在新一代无线通信网络中具有非常广阔的应用前景。
传统的固定频谱分配导致了注册用户(即主用户PUs)频谱利用率低，产生了大量的频谱空穴，造成了频谱资源的浪费：考虑在不同网络结构和用户分布情况下，结合信道分配、功率控制、干扰避免和机会调度等方法，认知无线电频谱共享技术研究的主要目的在于通过感知主用户的存在，提出自适应的策略，充分利用空闲频谱而不干扰主用户，从而极大的提高频谱利用率。因此本文首先提出基于循环平稳谱估计和支持向量机的频谱感知方案，在感知的基础上，紧紧围绕着频谱共享技术展开讨论，从合作博弈、非合作博弈的不同角度提出了频谱分配和共享的新算法和新策略，最后着重考虑主用户的随机到达导致频谱空穴的时变特性，提出了机会频谱调度新算法.
本文主要包含以下内容：
第一，研究了认知无线电频谱共享技术的现状和发展情况。深入研究了频谱共享技术中的关键技术，重点分析了实现频谱共享技术中的频谱感知、频谱分配和机会频谱调度等技术的技术难点、理论基础和国内外研究进展。
第二，研究了基于循环平稳谱估计和支持向量机的频谱感知实现方案。根据主用户信号内在的周期性并考虑支持向量机SVM可以克服神经网络结构复杂且容易陷入局部极小等固有的缺陷，本文提出利用谱分析SCF提取感知信号的循环平稳特征，通过有效的数据处理输入到支持向量机SVM进行特征分类，从而获取频谱使用状况和主用户分布等参数，实现实时可靠的频谱感知，为频谱共享打下基础。仿真表明，该方案具有较高的主用户识别率，有效的数据处理也减小了计算量。
第三，深入研究了合作博弈论中基于非对称纳什协商方案的频谱分配和共享问题。为保证合作方式下多用户频谱共享的公平性和有效性，且考虑到不同用户对于感知的不同贡献，本文采用基于MIMO-OFDMA的认知无线电系统，提出了基于非对称纳什协商方案ANBS的效能函数，设计了多用户最优匹配及两两协商新算法，并证明其收敛性，最终实现了基于感知贡献加权的比例公平性频谱共享.仿真结果表明，提出的方案不仅实现了频谱资源的公平有效分配，而且有利于频谱感知的最大化。
第四，深入研究了非合作博弈论中基于囚徒困境和重复囚徒困境模型下的频谱分配及共享问题。在高斯干扰信道中，多个认知用户共存并相互干扰。基于囚徒困境模型，自私理性的用户贪婪地扩展自身所占频谱空间，并通过频分复用或迭代注水等方式实现最大化自身速率，最终导致了纳什均衡，本文分析得到该模型下信噪比与干扰增益的关系，进而在该条件下仿真和分析竞争频谱共享的性能：另外为了解决上述囚徒困境导致的个体理性与群体理性的矛盾，本文提出采用不同的进化策略实现认知用户间的无限重复博弈，导致用户问的合作，通过仿真比较了不同的进化策略在不同噪声环境下的性能，优化的策略如TFT，GTFT可以使认知用户从竞争走向合作，得到全局优化的频谱共享性能。
第五，深入研究了分布式环境中认知用户通过机会调度实现频谱共享的问题。考虑到主用户的随机到达和信道的时变衰落同时影响感知频谱的可用性，本文提出公平有效且最小化干扰的调度机制，采用离散随机逼近算法解决传输模式选择的优化问题，即传输用户子集选择和信道分配问题，从而充分利用空、时、频域资源实现频谱共享。仿真结果显示了几种机制下算法优化的逼近性能，并在速率、公平性和干扰等方面得到满意的折衷。
最后是全文的总结，并指出有待进一步研究的方向。