随着无线通信的飞速发展,频谱资源管理面临新的业务无合适的空闲频段可申请,而在大部分已分配的频段上频谱利用率却很低的尴尬局面。为此频谱资源管理模式的改革和能够智能共享频谱资源的认知无线电技术成为近年来无线通信领域的研究热点。论文研究根据周围无线环境变化,动态调整传输参数和资源分配的认知无线电技术,在不对授权用户构成破坏性干扰的前提下,共享授权用户拥有的频谱资源,提高频谱利用率,对解决频段资源紧缺具有非常重大的意义。论文围绕认知无线电的资源分配问题,从四个方面展开研究。　　 (1)在有限信道状态信息条件下,即二级用户仅具有自身传输信道的瞬时信道状态信息和干扰信道的统计信息,不具有干扰信道的瞬时信道状态信息的条件下,论文研究了单一速率的认知无线电二级用户在授权用户接收端平均干扰功率限制,或授权用户接收端干扰中断概率限制下的最优功率分配及其可达有效传输速率。论证了二级用户在有限信道状态信息条件下与传统授权用户共享频谱资源的可行性。　　 (2)论文研究了二级用户利用中继进行双向通信的功率和时隙分配问题。考虑到双向通信的公平性,以最大化双向中继通信的最小端到端传输速率为目标。对于采用模拟网络编码的潜伏式无线电认知双向中继通信,其功率分配问题被描述为几何规划问题,可以通过标准的凸优化算法快速求得最优功率分配;而对于采用解码一网络编码的潜伏式认知无线电双向中继通信,给出了最优的功率和时隙分配的表达式。并通过仿真展示了论文所提的认知中继双向通信及其功率分配的性能优势。　　 (3)论文研究了利用信道状态信息的交错式认知无线电频谱感知的时隙调度问题。为了降低因频谱感知产生的吞吐量损失,论文考虑二级用户根据当前自身传输信道的优劣,选择信道条件较差时进行频谱感知,在满足两个相邻的频谱感知的最大间隔时间限制下,通过将不同时隙采用不同信道条件门限判断是否进行频谱感知的时隙调度策略建模为马尔可夫链,给出了任意一组信道条件门限下,二级用户平均传输速率的解析表达式,由此提出一种多项式复杂度的启发式迭代算法,求解近似最优的信道条件门限组。仿真结果表明,论文提出的时隙调度策略与传统策略相比,能够有效提高二级用户的平均传输速率。　　 (4)论文研究了基于市场的多个授权用户和二级用户之间的信道重新分配问题。论文考虑不同位置的二级用户可以复用同一信道的特点,通过分析授权用户和二级用户对信道的供求压力和供需平衡,从理论上预测和评估了理想频谱自由市场的效率,以此作为评价具体的市场化信道重分配方法的指标。进一步论文提出了一种简单的差异价格频谱双向拍卖的市场化信道重分配方法。该拍卖形式从理论上能够鼓励用户竞争并能保证理性用户不会在每一次拍卖中利益受损,从而在分配效率和健壮性上实现了很好的平衡。该拍卖的结算问题是一个NP-hard的0-1整数规划问题,基于论文提出的启发式结算算法,可以在多项式时间复杂度内求得该问题的近似最优解,确保了论文所提拍卖的可行性。仿真结果表明,论文所提频谱拍卖在用户竞争的条件下,最终交易结果确实可以达到所预测的市场效率,对比文献中的频谱拍卖方法,论文提出的频谱拍卖得到的信道重分配的效率更高而且各个用户的平均利润也更高。