认知无线电技术作为解决无线频谱资源日益短缺、授权频谱利用率不高问题的关键技术之一,是当前无线通信领域中的一项重要研究课题,而频谱感知技术作为认知无线电技术得以实现的基础和前提,具有重要的研究意义。本文通过分析频谱感知研究现状,针对频谱感知过程对环境的适应问题以及感知任务过重的问题,将协同频谱感知和多信道频谱感知作为研究重点,并取得一定成就。首先,针对集中式协同频谱感知中认知用户感知性能参差不齐的情况,提出了一种基于神经网络的置信度预测算法,从少量的历史数据中对认知用户当前时刻的感知性能做出合理预测,并在此基础上设计了一种基于神经网络的单信道协同频谱感知方案,融合中心采用加权融合做出目标频段是否被授权用户占用的最终判决。其次,针对宽带频谱感知中待感知频段数量众多而认知用户感知能力受限的情况,设计了一种基于业务需求与置信度的待感知频段分配方案,为拥有不同感知性能的认知用户分配数量不同的待感知频段,并保证每个频段同时被多个认知用户所感知,以便于进行协同频谱感知。最后,针对引入载波聚合后认知无线电系统感知任务骤升的情况,提出了一种基于基扩展模型的能量检测算法,以较少的采样点合理估算目标频段上的信号能量,并在此基础上设计了一种基于压缩采样的多信道频谱感知方案,利用目标频段使用情况的稀疏性减少需要感知的频段数目,减少认知无线电系统的感知任务。