随着无线通信的飞速发展,无线设备及服务需求日益增长。然而,频谱资源紧缺已经成为限制其发展的关键瓶颈问题。在当前的静态频谱分配机制下,频谱资源并没有得到充分的利用。认知无线电技术在这种情况下应运而生。频谱感知是认知无线电技术的核心组成部分。本文首先研究了能耗受限的认知设备的窄带频谱感知算法设计问题。将该问题描述为数学优化问题,以最大化系统吞吐量为目标,联合优化配置感知时间和判决门限等参数。并且基于凸优化理论,对窄带频谱感知优化问题实现了有效地求解。其次,本文以多频带联合检测的思想来实现宽带频谱感知算法的设计。在能耗受限的认知无线电网络中,在能耗约束、检测概率约束和虚警概率约束等约束条件下,联合优化配置各个子频带上的感知时间和判决门限等参数,从而达到使认知无线电网络吞吐量最大化或者使其对主通信网络的干扰量最小化的目标。针对该优化问题的求解,本文提出了一种新颖的迭代优化算法。经仿真验证,本文设计的多频带联合感知算法实现了对频谱感知相关参数的最优化配置,使能耗在各个子频带之间得到优化分配,最大化了认知无线电网络吞吐量或者最小化了其对主通信网络的干扰量,有效地提高了认知无线电网络的频谱感知性能。