为了使得二级或无许可证用户在给定宽带上获取空闲的子带以供使用，针对认知无线电中的宽带频谱感知技术进行研究，提出一种有效的宽带频谱感知算法。算法采用隐马尔可夫模型(HMM)对初级用户的动态行为进行建模，以克服目前宽带感知技术的局限性；其次，利用现有窄带感知技术，将感知频带划分为较小的频道，将其建模为一棵平衡二叉树，并对频谱孔洞进行递归搜索。如果检测到有孔洞在频率上相邻，则将它们合并成一个单一的频谱孔洞，使得认知二级用户的容量在整个频带上最大化。仿真实验结果表明，与现有宽带频谱感知方法相比，提出的宽带频谱感知算法具有更好的感知性能增益和更强的鲁棒性。

针对传统频谱感知算法在低信噪比环境下检测概率较低的问题, 提出改进双门限能量检测分簇协作频谱感知算法。算法将感知节点分簇,簇间信息采用OR准则硬融合簇内双门限外节点发送1 bit判决结果进行硬融合, 双门限内节点发送能量值和信噪比值进行加权软融合。加权软融合阶段构造检测概率与节点权重系数函数, 利用压缩因子粒子群算法选择权重系数进行函数寻优, 以最大化检测概率。仿真结果表明, 在低信噪比和不同感知用户数目环境下, 算法仍具有较高的检测概率。

针对认知无线电网络中次用户(SU)参与频谱感知的积极性低以及SU到融合中心(FC)的信道条件差，造成发送到FC的数据不可信的问题，提出一种基于反拍卖技术(RAT)的中继协作频谱感知算法。该算法将SU分为普通次用户和中继次用户，在这两种SU之间采用RAT的方式激励SU参与到频谱感知当中，以解决SU的积极性低的问题，通过中继的方式可以解决信道条件差的问题。仿真结果表明，所提方法的感知性能明显好于非中继方法，并且提高了用户的积极性。

针对拉普拉斯噪声环境中的大幅度冲击噪声干扰导致频谱检测性能降低的问题，提出了基于绝对值负指数累加的稳健型频谱感知算法。该算法首先通过对接收信号绝对值做负指数处理来抑制大幅度的冲击噪声，然后再将其进行累加作为检验统计量，并利用中心极限定理得出判决统计量的概率密度函数，求出判决门限，进而判断频谱是否被主用户占用。理论分析和仿真结果表明，所提算法在相同虚警概率及不同信噪比下的检测概率高于目前常用的绝对值累加算法、能量检测算法和绝对值开平方累加算法的检测概率。

针对在实际宽带压缩频谱感知中难以预先获知宽带频谱稀疏度的问题，提出一种改进的稀疏度自适应匹配追踪(modified sparsity adaptive matching pursuit, MSAMP)算法，该算法在支撑集选择过程中对稀疏度进行了预估计。结合序贯压缩检测技术，给出了一种基于该算法的多认知用户合作场景下的宽带压缩频谱感知方法，理论分析和实验仿真结果表明，该方法可在频谱稀疏度先验知识缺少的情况下，有效提高宽带频谱感知性能。

Hassanieh等设计了一种基于稀疏傅里叶变换的实时宽带频谱感知和解译技术BigBand, 该技术利用3台通用低速采集卡, 实现最多2个混叠稀疏信号的解译。本文基于BigBand给出一种利用多通道低速采集卡宽带频谱感知设计方案, 实现用低速采样解决宽频范围内多稀疏信号的快速感知解译。同时给出了一种该方案的实验验证方法。实验结果表明, 四通道BigBand能支持同一频点最多3个信号混叠的恢复。

高速宽带数字通信系统是无线通信的发展趋势, 需要高质量的通信信道保证。在无线通信领域, 存在着频谱资源日益匮乏、信道不稳定、利用率低造成数据传输质量不高的问题。基于压缩感知技术的宽带调制转换器(MWC)能够用于无线频谱的快速检测, 为频谱资源的合理配置和监管提供了一种新的实现途径。本文通过研究MWC及其实现技术, 在调制宽带转换器采样的基础上提出了一种改进多重信号分类算法的宽带频谱快速感知方法, 基于DSP芯片设计实现了MWC宽带采样信号的重构系统。整个感知过程无须重构原始波形, 无须计算频谱, 大大降低了计算量, 提高了感知效率。仿真结果表明, 在低信噪比的情况下, 该算法仍具有很好的检测性能。测试表明, 该系统可以准确地感知实时频谱占用和频谱空洞位置。

为有效抑制合作感知中的自私用户，设计了一种关于提交和触发的博弈策略以及对应的效用函数。融合中心通过控制认知用户的收益来有效抑制自私用户，促使其选择有利的提交策略，并转变为正常用户，而各个认知用户的累计收益又决定着其得到融合中心提供服务的优先级。MATLAB仿真结果表明，在设置合适的奖惩参数关系的条件下，所提算法能够提高频谱感知系统的整体性能。

由于认知无线电网络(CRN)的特点, 合作频谱感知容易遭受各种不同的安全威胁。针对CRN合作频谱感知中的感知数据错误化(SSDF)攻击, 利用博弈论分析了 SSDF攻击者和数据融合中心在不同条件下的行为与收益, 并研究了双方基于博弈论的最佳策略。数据融合中心采用本文所述的策略可以有效对抗 SSDF攻击, 且 SSDF攻击者无法通过自身策略的调整获得更大的收益。

作为认知无线电的关键技术之一, 频谱感知通过实时感知电磁环境以检验授权用户频谱和可用频谱空穴。低轨卫星地球站是典型的单用户感知节点, 具有地理位置及频谱环境相对固定的特点, 但是, 随其天线仰角变化, 其接收信号信噪比并不固定。为了提高卫星地球站频谱利用效率, 需要感知地球站周边频谱环境, 根据多分辨率检测算法检测速度快、匹配滤波器检测算法检测概率高的特点, 设计了一种基于多分辨率检测和匹配滤波器检测结合的两步检测算法。通过理论分析和实验仿真表明, 与能量检测相比, 两步检测的检测时间缩短, 同时检测的准确性得到了提高。