随着现代技术的发展,近年来无线通信技术得到了迅速的发展,这需要足够丰富的频谱资源。现有的频谱资源大多已划分给了主用户,而现有的频分复用和码分复用技术对频谱的利用率还有待提高,因此引入了认知无线电技术。在认知无线电网络中,认知用户可以在主用户空闲的情况下利用其工作频段。为了实现频谱复用,认知用户需要具备感知能力,检测概率与虚警概率这两个参数是衡量频谱感知的性能指标。首先,本文从主用户与认知用户的利益出发,对各个认知用户设定相应权重,利用能量检测方案证明了最优感知时间的存在性,建立了吞吐量最优化模型,得出了可获得最大网络吞吐量所对应的最优感知时间。其次,本文从节约能耗和提高频谱效率的角度出发,分析了能量效率与频谱效率之间的折中优化问题,并提出了功率分配算法的优化方案,通过Matlab仿真实验证明本文所提出的算法方案更具优越性。具体内容如下:(1)提出了基于总体误差概率对认知用户检测性能进行判断的协作感知方案。第一,根据总体误差概率对即将参与协作感知的认知用户进行筛选;第二,对各个认知用户分配的权重影响因子进行优化;第三,对认知网络吞吐量进行了分析,并证明最优感知时间的存在性;第四,通过实验证明本文所提出的协作感知方案可获得更高的网络吞吐量。(2)在大规模MIMO系统中,提出了一种能够联合优化能量效率和频谱效率的功率分配算法。第一,建立了在MIMO系统中的下行链路系统模型,从信道估计和下行链路传输速率两个角度进行分析;第二,分析了能效-谱效间的联合折中优化问题,并描述了功率分配算法原理;第三,分析了本文所提出的功率分配优化算法;第四,通过仿真实验证明本文所提出的功率分配算法能够在传统算法的基础上对能量效率和频谱效率进行折中优化。