伴随无线通信技术的高速发展，无限频谱资源的需求量日益增大，可用的未授权的频谱资源日渐不足。然而，已授权使用的频谱资源利用却极不充分。为了充分利用频谱资源，认知无线电技术应运而生。它能通过感知，发现未使用的频谱空洞并加以利用。在一定程度上减缓了频谱需求不足的问题。认知无线电技术包含频谱检测和分配利用。而分配利用方案是指如何有效利用检测出的频谱空洞的具体方法。作为认知无线电的核心技术，良好设计的分配利用方案能够针对不同的频谱资源分布做出合理有效的分配，在最大程度地提升认知无线电系统利用频谱资源的能力，并有效缓解频谱资源日渐不足的现状。　　 本文研究了如何构建一个能够高效利用空闲频谱的频谱利用方案。通过研究实际通信场景的层次结构，首先将频谱资源以系统为单位进行分配利用，在各系统内，又将分配到的频谱资源以小区为单位进行划分，每个小区又将得到的频谱资源分配给每个用户。这样形成的三级划分高效且有层次的解决了这一问题。　　 在以用户为分配单位的场景中，基于授权用户的频谱使用规律，参照开关交互模型，并使用了信道的可用性这一指标用于评价频谱的好坏，最终建立了优先级队列模型将发起业务的用户以及不同业务的可用信道--对应起来，解决了用户频谱分配问题。　　 在以小区为分配单位的场景中。通过对授权频段以及认知小区时长，带宽的匹配建立起效用函数，并描述了一套以最优化效用函数为目标的分配流程。　　 基于系统级的分配场景中，通过列举认知系统和授权系统需要向频谱管理中心汇报的指标后，建立了一套完整的频谱资源管理利用系统。并将此分配问题建模成了图论中的最小费用最大流问题，从而将问题解决。　　 最后，本文对上述三个层次的频谱分配模型分别进行了仿真验证，同时也综合三个模型对一个近似实际的场景进行了仿真。验证了模型的正确性，并得到一些指导性结论。