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在目前应用较广泛的无线电网络中,多数采取了固定的频谱分配方式。在这种分配方式下,可用频谱被分为授权频谱和非授权频谱。根据美国联邦通信委员会(Federal Communications Commission,FCC)的研究结果显示,随着时间和空间的变化,固定分配模式下授权频谱资源的利用率仅为15%~85%,因此对频谱的高效分配已经成为重要的研究课题。本文分别针对效益值和时间开销建立了认知无线电频谱分配模型,根据效益、距离、频段等参数选择性地接入认知用户,尽可能使更多认知用户接入到授权频谱中,提高频谱的利用率。本文的主要研究工作如下:(1)介绍了认知无线电、认知网络以及认知无线电网络的概念。详细描述了认知无线电的认知原理和认知过程、认知无线电频谱分配的原理和多种分配技术,以及这些技术之间的异同,重点介绍了认知无线电频谱分配的主要三种类型:图着色理论、博弈论理论和拍卖理论。(2)建立了基于图着色理论的最小时间开销频谱分配算法。现有对认知无线电频谱分配的研究中,都是假设在已经满足频段和安全距离的前提下进行的,不需要对认知用户进行距离的判断和频段的筛选。而本文在算法中加入了频段和安全距离的判断,进一步完善了认知无线电频谱分配的过程。通过给每一认知用户授予编号,且编号固定,在更新认知用户的可用矩阵时,根据编号选取可用认知用户即可,而不必对不需要的用户进行删除,节约了算法的时间开销。(3)建立了基于图着色理论的改进最大效益频谱分配算法。对比算法MUAA中采用了先分配信道再分配用户的方法。而本文在频谱分配的过程中同时分配用户和信道这两个参数。在无干扰频谱分配矩阵中搜索效益最大的认知用户优先进行频谱分配,然后对该信道中可能对该认知用户产生干扰的用户进行处理,使得信道能自然避开这些与已接入的认知用户产生干扰的其他认知用户,然后搜索次大效益的认知用户,将其所在信道分配给次大效益的认知用户。该算法保证了每次分配都可以使系统效益最大化。通过仿真分析验证,基于图着色理论的最小时间开销频谱分配算法大幅度降低了频谱分配的时间开销,提高了认知用户的接入率;而基于图着色理论的改进最大效益频谱分配算法随着用户数目和频谱数目的增加,系统效益总值的优势会越来越明显。