认知无线电技术在提高无线频谱的利用率、改善频谱资源的紧张状况上有十分广阔的发展前景。基于中继技术的无线通信网络具有更大的覆盖范围和更高效的信息传输。结合认知无线电技术和中继技术的优势,可以构建一种新的网络模型,即基于频谱租借模式的认知无线网络。在这种网络模型下,次级用户通过帮助主用户中继信息而获得授权频谱的使用权,这种合作的方式会使得主用户和次级用户达到双赢的状态。但是,这种模型也面临着一些问题和挑战:如何抑制次级用户的自私行为,从而保证主用户和次级用户的合作共赢关系不被破坏;如何保证系统在实际的复杂通信环境中保持良好的通信状态;以及该模型如何与前沿的技术相结合,从而提升该模型的通信性能,扩大模型的应用范围。针对以上问题,本文提出以下解决方案:(1)提出一种新的评价系数形式来评价次级用户的行为。次级用户将评价系数考虑到其优化问题中,做出符合系统公平性的资源分配方案,从而达到抑制次级用户的自私行为的目的。同时,系统的资源优化配置问题被构造为主用户和次级用户之间的博弈问题。将评价过程与博弈过程相结合,从而在确保次级用户公平性的前提下,实现系统资源的优化配置。(2)考虑到无线通讯环境的复杂性和时变性,提出对于系统资源的鲁棒优化配置算法。将信道建模为服从瑞利衰落的模型,然后将信道增益的不确定性体现在系统通信的中断概率上。通过将中断概率约束考虑到系统的资源优化问题中,从而确保系统在复杂通讯环境下的鲁棒性。(3)将认知无线频谱租借模式、无线传感器网络和无线能量传输三者结合起来,构造出一个有广阔应用前景的研究模型。根据该模型的特性,提出一种新的启发式的中继配置规则来解决多主用户、多次级用户的匹配问题,并使用交替优化的方法对系统中的子载波、功率和时间进行了联合的优化配置。