随着无线通信技术的飞速发展,频谱资源已经变得日益短缺,认知无线电作为能够有效解决频谱资源不足的技术,得到了广泛的关注和研究。认知无线电系统存在分布式和集中式两种系统架构,分布式认知无线电系统通过次用户间协商对系统内的频谱资源进行分配,而集中式认知无线电系统中由认知中心负责协调控制系统内的资源分配。与分布式频谱资源分配相比,集中式的频谱资源分配能够综合各探测节点的结果,进行更为准确的感知,同时对各节点进行资源分配,从而提高整个系统对频谱资源的利用效率,其难点是如何设计认知中心对各节点提供数据和响应的调度算法。本文聚焦此问题展开了相应的理论研究,并构建了验证系统进行算法验证。本文构建集中式认知无线电系统模型,并根据其特点,基于排队论,将其转化为双队列多服务台的排队模型。针对模型中系统内的状态变化,基于二阶马尔科夫链进行分析,并由稳态方程,求出各系统状态的稳态概率,从而推导出系统的阻塞系数以及系统内平均用户数等指标。本文提出一种基于系统内用户状态动态改变优先级因子的动态频谱分配算法,通过MATLAB仿真,证明提出的动态频谱分配算法能够改善系统的阻塞状态,降低系统的阻塞系数,并基于理论推导及仿真结果,得出不同到达率下系统各状态的稳态概率及相应的系统状态。在所提出的动态频谱分配算法的基础上,本文搭建认知无线电验证系统,验证不同到达率下系统稳态概率用于系统状态判决的可行性,完成认知中心的频谱分配过程。认知无线电验证系统基于exynos4412和stm32F103开发板进行开发,无线通信基于2.4GHz模块nRF24L01实现。在无线通信方面,克服了 2.4GHz模块nRF24L01同频组网的不足,创新性地构建了组网模式与数据帧结构,有效减小互扰。分别代表认知中心与两类次用户的开发板构成了集中式认知无线电验证系统,基于算法仿真数据,在认知中心建立算法查找表,认知中心在不同次用户到达率下,对各系统稳态进行判决,进行动态频谱分配,对所提出的算法进行了验证,并分别通过超级终端,TFT显示屏,LCD1602进行系统内状态的数据显示。本研究是国家自然科学基金青年基金项目“海上认知无线通信系统非授权频谱感知与资源分配算法研究”(N0.61501078)的部分内容,主要研究认知无线电系统中的频谱分配算法相关问题。