随着人们对无线通信业务需求的不断增长，更多的频谱被规划用于个人无线通信业务，而现实的问题是，无线通信频谱的利用率并不高。认知无线电的基本思想是有效利用频谱空洞，即允许非授权用户在不对任何授权用户造成干扰的前提下使用授权频谱。认知无线电技术经过十年的研究在理论上已经取得相当的进展，但目前实际应用仍然存在如下问题：尽管目前已有很多很好的频谱检测算法，但对频谱空洞的检测与利用仍然会对主用户产生干扰，从而使网络性能受限。本文针对上述问题，将无线传感器网络引入到认知无线电中，由于无线传感器网络低成本高功效等特点，能够实时监测、采集和发送频谱信息，并且不造成对主用户系统的有害干扰，从而提高频谱的利用率，实现认知用户的有效通信。本文详细研究了无线传感器网络辅助认知无线电系统总体架构，分析了此系统的工作原理，研究了无线传感器网络辅助认知无线电的系统规模，基于具体的认知场景，通过建模以及仿真对系统的规模大小进行了研究和分析。本文对无线传感器网络协议栈进行了研究，分别对比和分析了基于簇头和融合中心的系统信息流，并设计了基于系统信息流的无线传感器网络协议栈，最后基于此协议栈，通过分析实际场景搭建方面的诸多因素对基于融合中心和簇头的系统控制过程进行了对比分析。本文通过建立相应的系统模型，分别研究了系统中的四种通信延时，然后对节点与节点之间的通信延时进行了相应的优化，最后将其与经典优化方法进行对比和仿真，并对结果进行了分析。最后本文设计了无线传感器网络辅助认知无线电系统结构图以及实际应用场景下的系统协议栈，并对系统中的传感器节点进行了选取、分析和研究，最后对系统的工作原理进行了详细的描述。