当前,随着无线通信设备数量的增长,频谱资源需求越来越大；另一方面,可用于无线通信的频谱资源是有限的；这两方面的矛盾造成了频谱资源紧张问题变得越来越严重。认知无线电(Cognitive Radio)技术作为移动通信领域的重大进展,由于改变了频谱分配的方式,能够从根本上改变频谱资源匮乏的现状。利用认知无线电技术,移动用户可以发现当前无线环境中的空闲频谱,并加以利用,从而提高通信网络的容量和频谱利用率。认知用户伺机利用已授权给其他系统的频段来进行动态频谱接入。认知用户只有在不对授权用户的正常通信造成干扰的前提下才‘能接入授权频段,因此认知用户的首要工作是发现空闲频谱,只有搜索到了空闲频谱,才能伺机接入授权频段。本文首先介绍了认知无线电产生的背景,研究意义和现状,以及关键技术。接下来,对认知无线电中的频谱感知技术的研究现状和关键因素进行了分析,并提出了一种基于置信度的协作感知节点选择算法,选择具有最高的检测概率的认知用户来进行协作频谱感知。仿真表明该方法能有效提高检测频谱空穴的概率。检测出频谱空穴之后,认知用户如何有效接入授权频段是一个重要的问题。本文接下来对当前认知网络中的动态频谱接入协议进行了研究。我们介绍了基于跳频的动态频谱接入协议与认知网络中的隐藏终端问题,提出一种基于跳频的认知无线电动态频谱接入协议,通过使用两个收发器与控制信道解决了认知网络中的隐藏终端问题,通过把802.11 RTS/CTS握手改成三次握手使得认知用户能够成功预留频谱资源,并使得认知用户能够灵活选择质量较好的信道来感知和接入来提高认知用户的吞吐量。我们对网络的吞吐量进行了理论分析与仿真验证。另外,针对当前的认知网络中节点频谱感知能量与时间开销较大的问题,我们提出了一个基于两步感知的动态频谱感知与接入优化方案,通过减少收发双方找到公共空闲信道所需要感知的信道来减少节点的频谱感知时间开销,并且设计了一个接入协议使得认知用户能够有效地交换控制信息从而快速开始数据传输。我们通过NS-2仿真验证了网络的吞吐量随着参数的变化。