在认知无线网络中，认知用户可在不干扰授权用户传输的情况下，机会式地接入空闲的授权频谱进行数据的收发，实现对频谱资源的再次利用，从而达到提高频谱利用率的目的。因此，认知无线网络被视为下一代通信网络中的重点研究场景之一。认知无线网络的工作模式按用户共享频谱的方式，分为overlay和underlay两种。前者只允许认知用户使用空闲的授权信道；后者则允许认知用户和授权用户使用相同的信道资源，前提是认知用户的干扰强度必须低于授权用户所能容忍的门限值。由于授权用户对频谱使用的高优先级，其对信道资源回收的随机性极易导致多个认知用户出现数据传输的中断。由此，在任意信道被授权用户随机占用的情况下，如何确保认知用户在网络中的端到端传输，是认知无线网络通信保障所需要解决的重要问题之一。目前，学术界通常将上述问题视为图论中的网络拓扑连通性保障问题。由于拓扑控制技术能够通过优化网络的拓扑结构，来增强网络的鲁棒性和容错性。所以，拓扑控制技术的应用能够非常有效地规避授权用户随机性活动对网络连通性的影响。　　目前已有的拓扑控制研究，仅仅只考虑了授权用户和认知用户不能共享同一信道的overlay模式，且只能确保网络在任意一个信道被授权用户回收后的连通性。上述两点局限性一方面造成了现有研究工作对频谱资源的利用率较低；另一方面，现有的拓扑控制方法难以保证认知无线网络在多个信道被授权用户同时回收后的连通性。因此，本文考虑underlay模式来进一步提高网络的频谱效率，并设计联合功率控制和信道分配的拓扑控制方法，保障网络在任意多个信道被授权用户同时占用之后的连通性。为实现该研究目标，本文开展的相应研究内容和成果如下：　　1.在underlay模式的认知无线网络中，提出了实现网络信道连通特性的拓扑控制方法。本文在考虑认知用户与单个授权用户的共存场景下，确保任意一个信道被授权用户回收之后，网络依然能够实现连通。首先，本文创新性地在认知无线网络中引入了串行干扰消除技术，使得认知用户不仅能够避免授权用户所带来的弱干扰，还能够对其产生的强干扰进行消除。因此，本文设计了一个全新的干扰模型来描述干扰消除和干扰避免在认知用户端的联合应用。其次，利用上述干扰模型，本文发掘出网络中能够和授权用户共享信道的认知用户及其链路，并将用户间的共存特性体现在链路权重的差异化上。然后，以最小化实现信道连通网络所需的信道数目为目标，本文分别开发出了高效且通用的拓扑控制方法，并理论证明了所提方法构建的网络拓扑具有信道连通特性。最后，仿真探究了授权用户不同传输功率对网络性能的影响，以及讨论了所提方法如何在underlay工作模式下获取性能增益。　　2.在overlay模式的认知无线网络中，提出了实现网络k信道连通特性的拓扑控制方法。本文在考虑所有认知用户必须退让出授权用户所使用信道的前提下，确保任意多个信道被授权用户同时回收之后，网络依然能够实现连通。首先，为定义上述连通性保障问题，本文提出了k（k=2,3,...）信道连通网络的概念，即任意k-1个信道被同时占用时网络依然能够维持连通性。然后，本文分别设计了基于多轮串行拓扑构建的拓扑控制方法。本文对每个认知用户进行k-1轮的本地拓扑构建，不仅能有效降低算法的复杂度，并且能够应对所有可能的信道占用情况。此外，通过对功率控制和信道分配的联合应用，所提方法可以尽可能少的信道数目实现k信道连通的网络拓扑。最后，本文用理论分析和仿真结果验证了上述方法能够生成k信道连通拓扑。同时，仿真结果还揭示了不同k值对网络性能的影响，以及所提方法性能的增益所在。　　3.在underlay模式的认知无线网络中，提出了实现网络k信道连通特性的拓扑控制方法。基于上述两点的研究工作，本文落脚于认知用户与多个授权用户共存的场景，提出了任意k-1个信道被授权用户同时回收之后，保障网络连通性的拓扑控制方法。首先，为使得认知用户更为主动、积极地接入到授权频谱，本文同样考虑了串行干扰消除技术在认知无线网络中的应用。同时，本文利用第1点的研究成果对认知用户与各个授权用户之间的干扰关系进行显性表征。然后，基于前两点的研究成果，本文针对认知用户与不同授权用户之间的共存关系，提出了混合式拓扑构建的拓扑控制方法，来实现k信道连通拓扑的构建。该方法可在前两点研究的工作模式和网络场景下，自动转化为相对应的拓扑控制方法。最后，上述拓扑控制方法的正确性通过理论分析进行了验证，大量的仿真结果揭示了不同授权用户数目和不同授权用户传输功率对网络连通性保障性能的影响。