感知无线电提供了一种按伺机的方式共享和利用频谱的手段，从根本上解决了目前因频谱的固定分配政策导致的对无线频谱资源的不合理应用。其中，空闲频谱检测、感知无线电信道模型及其容量是感知无线电的关键技术。目前关于感知无线电信道模型及其容量的研究已经有很多，主要有三种模型，包括衬底式信道模型、重叠式信道模型和交织型信道模型。每种模型都有自己的优势和劣势。　　 本文研究的是基于空闲频谱检测的感知无线电信道模型及其相应的容量。首先对目前已有的空闲频谱检测算法的优缺点进行了分析，另外，对目前存在的三种感知无线电信道模型分别进行了阐述，从原理上进行了详细的说明和分析。　　 然后，本文给出了一种基于空闲频谱检测的感知无线电信道模型，该模型将交织型信道模型和重叠式信道模型结合在一起，引入开关的概念，将频谱空洞的检测融合在信道中，形成有部分主用户信息的感知无线电双用户信道模型。在这种新的信道模型中，将主用户和感知用户之间的信道看作是一个压缩信道，引入压缩率，感知用户通过一个压缩信道来感知主用户的部分信息。针对新的感知信道模型，分析并计算了相应信道容量。仿真验证了理论模型的有效性和容量优势。　　 进一步，基于本文提出的这种新的感知无线电信道模型，在考虑检测概率和虚警概率的情况下对信道容量进行了分析，导出了引入检测概率和虚警概率后的信道容量的表达式。　　 最后，感知持续时间的设计对保证感知无线电用户的通信质量起着关键作用，本文针对CPUP和CSUSU两种传输模式，分析了信道容量达到最大值的感知时隙持续时间的设计，建立了感知持续时间与信道容量的优化模型，给出了采用能量检测算法时，检测概率和虚警概率与感知持续时间的关系，以及信道容量和感知持续时间的关系。数据仿真验证了在新的感知无线电信道模型下，确实存在一个特定的感知持续时间使得信道容量达到最大；当采用协作检测时，感知持续时间越长，信道容量达到最大所需的协作感知用户数越少。