超宽带(Ultra-Wideband，UWB)无线通信技术以高传输速率、低功耗等优点日益受到人们青睐，但由于其所占的频带很宽，与其它无线通信标准存在频谱重叠，不可避免的会产生相互间的干扰：而认知无线电(Cognitive Radio，CR)技术就是用于解决多个无线通信标准的频谱共享问题。因而，超宽带技术与认知无线电技术的结合是技术发展与现实频谱使用状况相综合的必然结果。它的出现将大大促进超宽带技术的实用化进程，日趋成为超宽带技术的研究热点。 本学位论文研究了基于滤波器组理论的认知超宽带物理层实现，重点探讨了基于滤波器组的认知超宽带调制和频谱检测。 第一章简要地介绍了无线通信的发展、超宽带技术、认知无线电技术、多载波系统及滤波器组实现。 第二章介绍了认知超宽带通信系统，包括产生背景、实现的关键技术、现有超宽带向认知超宽带的演进以及应用前景。 第三章介绍了滤波器组理论及其在通信中的应用，重点介绍了三种基于滤波器组理论的完美重构复数多载波调制技术：OFDM调制、MDFT调制以及EMFB调制，包括其发展由来、实现方式以及多载波架构。 第四章从认知无线电通信系统需要处理非连续频带的调制，而传统的一次调制技术在处理非连续频带时存在缺陷出发，提出了二次以及多次调制技术，并引入滤波器组调制技术，从运算量和频谱性能两个角度分析二次调制各级采用OFDM和MDFT调制的利弊，从频谱性能以及运算量角度分析得出，一次调制为OFDM二次调制为MDFT的二次调制方案比较适合于认知无线电系统。最后也简单地介绍了多次调制的基本思想。 第五章先介绍了基于滤波器组理论的频谱检测算法，然后结合门限倒谱法，提出了一种基于滤波器组的门限倒谱频谱检测法，从而使得在满足频谱动态感知范围要求的情况下，降低了频谱检测的方差。 第六章对本论文的工作进行了总结，并展望下一步的研究工作。