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频谱拥挤已经成为无线通信发展中不可忽视的重要问题，其最主要的原因不在于频谱的短缺而在于大部分的频谱没有被合理的利用。认知无线电(Cognitive Radio，CR)技术可有效解决现有的频谱拥挤问题，对目标频谱进行实时监测，动态接入可用频谱，能够适时分配可用频谱而解决频谱拥挤的问题。软件无线电(Software Defined Radio,SDR)平台的主要目的是构造一个具有开放性、标准化、模块化的通用的硬件平台，通过更新平台的软件以求适应不停进步的信源编译码、信道编译码和调制解调体制，平台的灵活性和开放性有目共睹。基于CR的SDR平台较之具有更高的灵活性，为其在无线通信领域的发展提供了极大的空间。频谱调制、频谱编码(Spectrally Modulated Spectrally Encoded，SMSE)模型能够为基于认知无线电的软件无线电提供统一的多载波波形数学框架，其实用性和灵活性使其在SDR系统中具有重要作用。 本文首先给出SMSE系统的基础数学模型，仿真利用此模型产生基础的多载波波形，验证模型的正确性和实用性。其次，研究了MIMO技术与SMSE模型相结合的MIMOSMSE模型，使其具有在MIMO系统中传输的能力，令模型更具有普适性，并对模型进行仿真，利用模型分别产生了发射天线数为2的Alamouti系统和V-BLAST系统的发射波形，通过观察波形的信噪比-误码率曲线验证了模型的正确性和实用性。最后为在主次用户共存的环境中达到最佳的吞吐量，在MIMO SMSE的基础上提出基于软决策的MIMO SMSE模型。对MIMO SMSE模型中的子载波使用和数据调制变量的选取进行优化，提出一种基于智能软决策的方法对频率使用变量和数据调制变量进行选取以达到系统吞吐量最大化的目的，并在此基础上满足对主次用户的误码率约束。