随着无线通信业务的日益增多,频谱资源显得愈加稀缺,认知无线电被认为是解决频谱资源匮乏的最佳方案。认知无线电是一种智能的无线通信系统,它能够通过感知频谱环境、智能学习并实时调整调制方式、编码方式、信道协议和带宽等传输参数,实现频谱的再利用,因而可显著地提高频谱的利用率。频谱检测是认知无线电系统中最关键的技术,如何快速、准确的检测出授权用户对于认知无线电的应用是非常重要的。论文首先介绍了认知无线电的研究背景、意义和关键技术,并分析了认知无线电系统中现有的频谱检测算法以及它们的优缺点,结合实际的通信环境中,应有针对性地选择合适的检测算法。接着对AWGN信道和衰落信道条件下的能量检测算法进行了详细分析,并做了相关的仿真实验,同时针对噪声不确定性对能量检测的影响也进行了相关的研究。针对具有阴影衰落、多径衰落以及噪声不确定性的通信环境,为了提高认知无线电用户的检测性能,可以采用分布式多用户合作频谱检测来改善其缺陷。在现有的多用户合作检测算法基础上,本文提出了一种动态调整判决门限的合作检测方法,通过仿真实验表明,采用该方法比一般的合作检测方法可以进一步提高检测概率,避免对授权用户产生干扰。本文还提出了一种基于Dempster-Shafer证据理论的频谱检测方法,根据每个认知用户所处的环境不同,给每个认知用户的检测结果赋上一个信任度参数,以便衡量检测结果的可靠性。通过控制信道把检测结果和信任度传输到融合中心,融合中心采用D-S证据理论规则进行合并,得出最后的判决结果。通过蒙特卡罗仿真实验表明,采用D-S证据理论合并可以比采用或逻辑规则合并进一步提高检测概率,克服衰落信道对检测性能带来的影响。