认知无线电已经成为解决现有频谱资源匮乏的非常有前途的技术。认知无线电是一种智能的无线通信系统，它能够感知周围的无线环境，通过一定的方法相应地改变某些工作参数来实时地适应环境，从而达到提高频谱利用率、缓解频谱资源紧张的目的。论文就认知无线电系统中的若干频谱检测机制进行了研究，这包括检测时间和检测周期的优化和选取，以及检测信道中的信道搜索策略。　　 论文首先介绍了认知无线电的研究背景和意义、认知无线电的关键技术，并分析了现有认知无线电系统中的频谱感知方法以及它们面临的挑战。通过对频谱检测机制的国内外现状分析，确定了本文选题的理论依据。　　 接着，论文就检测时间的选取和优化从三种情况进行了研究。在给定检测概率的情况下，首先从认知用户频谱利用率最大来对检测时间进行最优化。占用当前频带的认知用户检测到授权用户的来临后，进行带外频段的搜索，从信道搜索的时间最小来对检测时间进行最优化。当搜索到新的空闲频段后，再从平均频谱利用率的最大优化检测时间。　　 由于无线信道中存在多径衰落、阴影效应导致的隐终端问题等，单认知用户使得能量检测性能下降许多，并且在低信噪比时由于噪声不确定性能量检测失效。单凭借物理层的频谱感知算法对提升频谱利用率和保护授权用户都有一定的局限性，因此本文第四章研究了在信道衰落环境下，采用协作检测方法，对检测参数的优化和选取进行了研究和仿真。　　 检测时间和检测周期是频谱感知算法中非常重要的两个参数，它们的取值直接影响了频谱空穴的检测概率和主次用户的碰撞概率。本文第五章从最大化次用户的平均频谱利用率出发，在目标检测概率的限制下，提出了检测时间和检测周期联合优化的二维单目标最优化问题，基于能量检测，建立了联合优化的数学模型，并进行了理论推导和分析，找到了使认知系统频谱利用率最大的检测时间和检测周期求解方法。　　 最后，本文研究了信道搜索策略中的两阶段检测。选取合理的信道搜索策略可显著减少检测次数，节省检测能量开销，提高频谱利用率。次用户需要在较宽的频谱范围内进行检测，但由于信道数量多而且检测时间和检测能量受限，不可能实现全频段的连续检测，因此有必要采取两阶段检测来更快的定位空闲信道，以降低次用户由于切换延时所带来的链路中断时间。仿真结果表明了与传统的单阶段检测相比，在空闲信道数较少或者CSB带宽较小时两阶段检测能够更快的感知到空闲信道。