随着卫星通信的高速发展,越来越多的用户、业务涌入卫星通信网络当中,造成网络资源紧缺,其中最为严重的则是频谱资源的不足,而这也成为了限制卫星通信发展的最大瓶颈之一。认知无线电技术的提出,极大程度上缓解了这种冲突。通过使认知用户认知接入主用户的注册信道进行认知通信,提高了频谱原有的利用率,同时为更多的认知用户提供了 2次通信机会。在认知无线电当中,最主要的技术核心有频谱检测和认知路由技术。目前,国内外已经在频谱检测方面提出了很多可行方案,例如能量检测,匹配滤波检测,循环平稳特性检测,协同频谱检测等等,不过大多数检测应用仍然集中在地面无线通信中。而认知无线电提高频谱利用率这一优点对于资源紧缺的卫星通信来说也是至关重要,因此,认知无线电技术在卫星通信当中的应用已经成为当今研究热点之一。同时,结合认知路由技术,将移动卫星通信系统和地面无线通信系统相结合,能够拓展认知无线电技术的应用范围,同时提高系统的整体性能。本文主要针对认知无线电技术在移动卫星通信和地面无线通信结合的网络架构中运用展开研究。论文主要在研究地面无线通信的传统认知无线电频谱检测方法的基础上,从协作频谱检测、认知路由和能量效率控制3个方面,重点研究了移动卫星通信系统中认知无线电技术的运用。本论文的主要创新点和研究工作如下:1.基于认知无线电和卫星通信特征提出结合信道衰落和卫星监测置信度的LEO协作频谱检测算法。在研究星地传统能量检测算法和协作检测的基础上,结合授权认知LEO的检测结果进行LEO协作频谱检测。研究结果表明本文所提算法能够有效提高频谱检测正确率,在保证主用户通信质量的同时为认知用户提供更多的认知接入机会。2.基于认知无线电频谱检测和移动卫星通信系统架构提出卫星通信网络和地面无线通信网络相结合的认知通信网络方案,以地面无线通信系统作为第一通信系统,卫星通信系统作为第2通信系统,认知利用地面通信网的空闲频谱进行辅助通信。同时,在路由切换过程中,提出基于哈希表的快速查找、分配频谱算法。研究结果表明本文所提方案能够有效保证地面主用户的通信质量,同时保持系统整体吞吐量。3.在研究传统认知无线电循环频谱检测方案的基础上,基于主用户注册信道最长空闲时间提出认知无线电通信中的认知通信能量效率算法。并与传统最大能量分配算法进行对比,仿真结果表明,本文所提算法能够有效提高能量利用效率,在对主用户干扰门限受限的条件下,提供更好的认知通信能量分配策略。