无线频谱的紧缺是限制无线通信和业务应用持续发展的瓶颈,认知无线电通过对授权频谱进行“二次利用”的方式,为缓解频谱资源缺乏与日益增长的无线接入需求之间的矛盾提供了一个可行的思路。这种新的无线接入技术通过对无线环境的认知,搜索可用的无线资源,进行动态的频谱分配,从而提高通信系统的容量和频谱利用率,现已成为无线通信领域的研究热点。认知频谱分配作为认知无线电的关键技术,能够针对无线环境,有效利用网络资源,提高系统容量,对改善认知无线电系统的性能起决定性作用。本文主要分析了课题的研究背景,并针对认知无线电系统的频谱分配模型和算法进行了全面深入的研究。首先简要介绍了认知无线电系统的基本概念和关键技术,并简要分析了认知无线电网络中频谱分配技术的两种分配类型,在接下来的第三和第四章节中详细论述了本论文完成的工作,主要就认知无线电的频谱分配算法和需要进行频谱分配用户的分簇机制进行了深入的研究。在第三章中首先对基于图着色理论模型进行了分析和研究,在此基础上对现有的几种经典分配算法进行了总结分析。针对其中三种基本算法,通过增加信道权值,提出了三种改进型频谱分配算法,最后对算法的吞吐量,公平性及复杂度等方面性能进行了仿真比较分析,并对其实际的适用性进行了总结。在第四章中研究了分布式认知无线电网络的分簇机制,在深入研究了当前认知无线电网络特点及其用户组网特点的基础上,针对移动用户可用信道差异下的资源分配受限问题,引入可用信道相似性的概念,提出了基于相似性的自适应频谱分簇算法,分析与仿真结果表明,本算法提高了系统的链路平均可用信道数,降低了单位时间内的簇首更新次数,相比传统的分簇算法,提高了系统的稳定性,节省了开销,能够提高频谱的利用效率。