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论文主要研究了认知无线电中的两种关键技术：频谱感知和频谱分配。认知无线电的基本要求是频谱感知，即需要准确检测到主用户信号的传输。已有的研究表明通过认知用户间的协作中继可以提升频谱感知的性能，论文首先分析了已有的基于协作中继的频谱感知算法的缺点，提出了一种功率有效的放大前传协作频谱感知算法，推导了误警概率与检测概率的表达式，并证明了改进算法相对于已有算法在检测性能上的优势，数值仿真结果进一步表明在相同的中继传输功率限制的情况下，改进算法相对于已有算法在很大程度上提高了协作频谱感知的检测概率。
认知无线电中频谱分配的一个主要问题是在给定动态频谱的情况下如何分配频谱使得系统效益最大化。蚁群优化是一种能够有效求解组合优化问题的元启发式理论。论文首先将系统效益最大化问题表述为组合优化问题，提出了一种基于蚁群优化理论的迭代算法来解决本文的问题并证明了改进的算法能够收敛到最大系统效益，最后通过仿真表明改进算法相对于已有算法在性能上有着显著提升。
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